На острие инновационного процесса, или

На западном фронте без перемен?

Размер волн, образующихся на поверхностью моря, зависит от скорости ветра, его продолжительности и расстояния на котором воздушные массы взаимодействуют с водными. Полученное в результате такого взаимодействия движение воды несет кинетическую и потенциальную энергии, которые могут быть использованы для преобразования и выполнения полезной работы.

С перспективами волновой энергетики можно ознакомиться в заметке «Terra incognita альтернативной энергетики».

Тайфун Патрик в Таллиннской бухте, 26.12.2011

Исходя из описанной физики процесса, наибольшие волны на планете Земля возникают в районах, где сильные ветра «ревущих» сороковых и  «неистовых»  пятидесятых широт беспрепятственно проходят большие расстояния над поверхностью океанов. По этой причине лучшие волновые ресурсы в северном  полушарии Земли, находятся на западных побережьях: в Европе – Британских островов, а на Американском континенте, в канадской провинции Британская Колумбия и штатах Вашингтон и Орегон.

Как же обстоят дела с использованием этого вида альтернативной энергетики в указанных районах?                                   

Специально для стимулирования разработок в области волновой энергетики в Шотландии и Англии были созданы, так называемые, парки волновой энергии, в которых компании и университеты могут проверить свои наработки и изделия.

Характерным примером таких парков можно считать морские сооружения на юго-западе Англии, созданные компанией Wave Hub.

Схема проекта Wave HubФото Wave Hub

Название Wave Hub можно перевести, как центр интереса к волновой энергетике. Компания  владеет 8 квадратными километрами морского дна,  которые она  арендовала  у государства на срок в 25 лет.  На морском дне  установлен специальный модуль концентратор, для  подключения к распределительной береговой электрической сети с помощью подводного кабеля 11/33 kv. Модуль весит 12 тонн и связан с береговой сетью 25-ю километрами подводного кабеля общим весом 1300 тонн.
Парк Wave Hub предлагает разработчикам устройств, утилизирующих энергию волн, со всех уголков планеты тестировать свои  новые технологии волновой энергетики в реальных морских условиях и в больших масштабах.
Во всем мире есть много таких проектов, находящихся в стадии испытания. Все они обещают в перспективе бесконечный поток чистой энергии. Но, как новые технологии, пока почти все еще решают, в основном, такие вопросы, как финансовая окупаемость проектов, долговечность оборудования, находящегося в агрессивной морской среде и как транспортировать энергию от находящейся далеко в бурном море установки на берег.

В одной только  Шотландии  в настоящее время тестируются 10 различных проектов устройств утилизации энергии волн и приливов/отливов.

В мае текущего года одобрение шотландского  правительства получил проект создания на западных островах государства крупнейшей в мире волновой фермы. Хозяйство волновой фермы состоят из огромных машин, превращающих движение поверхности  океана в электричество, которое могут использовать дома и предприятия.

Судить о том насколько большая будет эта ферма можно по тому факту, что она позволит сгенерировать более чем в два раза больше энергии, чем смогут использовать близлежащие территории.

Вот некоторые цифры этого шотландского проекта.

40-Мегаваттная волновая ферма, создаваемая по проекту компании  Aquamarine Power, сможет обеспечить энергией 30 000 домохозяйств. Реально же на западных островах, где Aquamarine Power  планирует установить машины по утилизации энергии волн Oyster* 800S, всего 13 200 домов.
Общее количество машин Oyster 800S, которые будут установлены в рамках проекта, колеблется в пределах от  40 до 50 штук.

Что представляет собой  машина Oyster 800S?
Обратимся к рисунку. 

generatora-ustrica

Машина не случайно носит название «устрица».

Конструкция её действительно напоминает огромную устричную раковину, одна из створок которой жёстко крепится к морскому дну на глубине от 10 до 15 метров, примерно в полутора километрах от берега. Другая же половинка раковины, имеющая возможность совершать колебательные движения относительно первой,  представляет собой, развёрнутую фронтом  в сторону волн стенку-поплавок. Качаясь под воздействием волн, этот поплавок приводит в действие два, закреплённых на неподвижной створке, гидравлических поршня. Последние, по специально проложенному по дну моря трубопроводу высокого давления, подают воду на установленную на берегу гидротурбину с которой связан  генератор тока. Дальше всё должно происходить по уже известной схеме электрической распределительной сети.

Цифра 800 в названии установки показывает её номинальную мощность в КВт.


Однако, уже летом,  британская широковещательная компания BBC  сообщила, о возможной  задержке больших планов шотландского правительства по генерации электроэнергии от океанских источников  у северо-западного побережья страны. Причиной тому стали расчёты специалистов  электроэнергетической компании SSE, ответственной за прокладку подводного кабеля, требуемого для экспорта избыточной доли энергии от западных островов к материковой части Шотландии. Расчёты показали, что фирма SSE сможет закончить эту работу не раньше 2017 года.

Тем не менее, Шотландия планирует к 2020 году вырабатывать на волновых фермах 1.6 ГВт энергии. 1,6 ГВт способны обеспечить энергией 70 000 домохозяйств.

А что происходит в  США?

Побережье штата Орегон, так же как и острова на северо-западе Шотландии, располагают огромным потенциалом океанских волн. И там, так же,  в течение нескольких последних лет проходили тесты различные конструкции  волновых энергоустановок. Наибольших успехов в этих тестах достигла компания  Ocean Power Technologies (OPT), из города Пеннингтон , штат Нью-Джерси. 

Станция по производству электроэнергии, разработанная компанией, базируется на генерирующих мощностях машины «Mark 3».

Схема постановки буя Mark-3 на якорьФото Ocean Power Technologies

Машина «Mark 3» представляет собой огромный буй, заякоренный на акватории с глубиной от 50 до 60 метров. Внутри корпуса буя располагаются агрегаты, набор которых очень похож на набор агрегатов установки Oyster 800S: два насоса, магистраль высокого давления, турбина и электрогенератор.  Но в отличие от шотландской машины, в Марке 3 все они смонтированы в корпусе самого буя, ниже ватерлинии. Верхняя же часть буя представляет собой поплавок, который под действием волн, приходящих с любого направления (в этом тоже его отличие от Oyster 800S – admin) совершает колебания относительно основного корпуса буя, приводя в действие насосы.  Водоизмещение буя Mark 3 равно 180 тоннам, и  он может работать с волнами высотой от 1 до 6 метров.

Настоящей же «изюминкой» проекта можно считать, устанавливаемую на дне,  подводную электроподстанцию, которая, получая низковольтный сигнал с генератора буя, преобразует его в сигнал  среднего напряжения (11 кВ – 15 кВ ), совместимый с береговой сетью распределения электроэнергии. Причём, одна такая подстанция может аккумулировать и преобразовывать энергию от 10 буёв.

Кроме того подстанция обеспечивает полную защиту от замыканий и имеет полный набор диспетчерского управления и сбора данных. При этом оператору подстанции для управления её работой вовсе не нужно облачаться в водолазный скафандр. Он прекрасно справляется со своими обязанностями дистанционно.

Установки Mark 3, уже несколько лет и заслуженно пользуются спросом военно-морского флота США.

Предполагалось их массовое развёртывание и для гражданских применений.

В результате четырёхгодичных согласований, были даже определены места возможной постановки станций на якоря. По планам, первая из этих установок, должна была начать поставлять энергию уже в текущем году и быть установлена в 2,5 милях от побережья вблизи города Ридспорт, штат Орегон, обеспечивая энергией до 100 домов.

Но, по данным Министерства энергетики США  большинство американских установок в настоящее время деактивировано. Причина отсутствие законодательства в рассматриваемой области деятельности.

Как прогнозирует газета «The Oregonian», политикам потребуются, по крайней мере, несколько лет,  чтобы выработать проект соглашения, на основании которого компаниям будет разрешено размещать свои устройства в море, для коммерческого использования.

Что же послужило поводом столь неожиданной задержки?

Всё дело в том, что этот пионерский, гражданский  проект, как всякий первый блин, вышел комом. Установленный в феврале на якоря буй был сорван зимними штормами, получил повреждения  и затонул. Мало того что, компании пришлось понести непредвиденные расходы по поиску и подъёму своего детища. Так, в довесок к этому, противникам альтернативной энергетики (скорее всего, всё тому же нефтяному лобби, аварии на чьих установках тысячекратно превосходят возможный урон от альтернативных источников – admin) удалось возобновить дебаты в сенате штата об опасностях, которые якобы могут возникнуть при массовом использовании таких установок. А дальше всё, естественно,  стало развиваться «по Черномырдину». Рыбакам, прибрежным домовладельцам и компаниям, всем резко захотелось наложить различные ограничения на акватории, где могли бы появиться эти машины.

Что тут можно прокомментировать?

Мы-то с Вами прекрасно знаем, что бывает, когда “хотят как лучше”.

© Игорь Шпинёв

* – (англ.) устрица

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *