Энергия волн

Существует ряд мест с высоким уровнем прилива, где планируется установка мощных приливных электростанций (заливы Кука (США), Сен-Мало (Франция), Фанди (Канада), Пенжинская губа (СССР)). В настоящее время существует несколько действующих опытных ПЭС; в 1981 г. ожидается пуск трех сравнительно крупных станций в Канаде общей мощностью 5600 МВт.

Разработки в стадии проектного рассмотрения относятся к созданию термальных установок для отъема тепловой энергии слоев тропических морей и размещения ряда крупных турбин, утилизирующих энергию Гольфстрима и Куросио. Эти проекты финансируются, и реализация некоторых из них ожидается в 1990-2000 гг.

Однако самым грандиозным и смелым направлением в энергетике океана является появившаяся лишь несколько лет назад волновая энергетика. Впечатляющей является сама идея получения энергии от морских волн в больших масштабах, хотя эта возможность и не связана с каким-либо выдающимся изобретением, знаменующим событие в технике. Она выступает как результат и выражение достаточно высокого научно-технического потенциала, и сегодня вопрос стоит не о принципиальной реализуемости волновых электростанций, а о том, насколько их появление оправдано и увязано с необходимостью удовлетворения комплексу требований, среди которых собственно энергетические проблемы не являются самодовлеющими. Сюда относится в первую очередь все более отчетливо осознаваемая необходимость изменения структуры энергоносителей путем развития альтернативных (по отношению к нефти и углю) источников энергии для уменьшения загрязнения среды и создания предпосылок внедрения рациональных технологий переработки ископаемого топлива. Появление и развитие волновой энергетики свидетельствует о ее способности стать одним из фрагментов сложной картины энергетики будущего.

Волновая мощность Мирового океана оценивается в 2,7 млрд кВт, что составляет около 30% потребляемой в мире энергии. Целесообразность установки волновых электростанцией определяется региональными особенностями и прежде всего плотностью приходящей энергии — ее величиной на единицу длины волнового фронта. Некоторые промышленно развитые западные страны имеют шельфовую зону с высокой концентрацией волновой энергии; на участках прибрежной зоны США и Японии, где планируется размещение станций, она составляет около 40 кВт на метр волнового фронта. Еще более благоприятны в этом смысле условия на западном побережье Англии; в районе Гебридских островов, например, удельная мощность фронта достигает 80 кВт/м.

Волновые электростанции сравнительно недешевы. Это понятно, если представить их жизнедеятельность в условиях, когда эффективность возрастает с ростом агрессивности среды. Удельная стоимость их составляет 4000 — 5000 фунтов стерлингов на 1 кВт вырабатываемой энергии, в то время как стоимость тепловых и атомных электростанций — 500 — 1000 фунтов стерлингов на 1 кВт.

Функциональный принцип работы волновой электростанции состоит в преобразовании потенциальной энергии волн в кинетическую энергию пульсаций и оформлении пульсаций в однонаправленное усилие, вращающее вал электрогенератора. Каждая из стран выдвинула собственные варианты реализации этого принципа. Так, преобразователи энергии морских волн, разработанные в Японии, основаны на вытеснении воздуха из ограниченного объема при колебании поверхности воды с подачей воздуха на воздушную турбину. В настоящее время в Японском море испытывается плавучая электростанция «Каймей», выполненная по проекту с участием США, Канады и Англии, мощностью 330 кВт и стоимостью 140 млн. йен. Целью исследований является снятие характеристик воздушных турбогенераторов с помощью телеметрической аппаратуры, определение демпфирующего эффекта при отборе энергии волны, опробование системы крепления станции морскими якорями и испытание систем передачи электроэнергии на берег. Промышленный образец будет иметь 9 воздушных турбин общей мощностью 2 МВт. Помимо этого, с 1978 г. в морских условиях работают около 300 преобразователей небольшой мощности, обеспечивающих задачи навигации.

Преобразователь мощностью 2 МВт, разработанный в США, представляет собой конструкцию в форме полусферы, диаметром 75 м и высотой 18 м, укрепленную на коралловом атолле ниже уровня океана; на поверхности остаются лишь направляющие лопатки низконапорной турбины, соединенной с генератором. Такая станция обеспечит электроэнергией прибрежный поселок из 800 домов и будет служить берегозащитным сооружением.