Waves power вяло качается вперед
Различные морские установки-первопроходцы уже некоторое время собирают энергию морских волн. Все они все еще страдают от проблем с прорезыванием зубов и лишь наполовину решили технические проблемы, связанные с их суровыми условиями.
Если что-то и оставалось неизменным в нашем мире с самого начала, так это вечное движение туда-сюда океанских водных масс. Неудивительно, что люди хотят использовать этот неисчерпаемый резервуар кинетической энергии, чтобы хранить и использовать энергию в своих целях. Однако вытягивание энергии из океанских волн обещает быть куда более сложной борьбой, чем давно установленные гидроэлектростанции на реках континентов.
Эксперты по энергетике волн Джефф Скраггс и Пол Джейкоб обобщили несколько причин этого, а также привели аргументы в пользу того, почему инженеры определенно должны продолжать сталкиваться с проблемой «прибыльных волновых электростанций». Основная причина заключается в том, что на первый взгляд кажется большим числом: исследователи подсчитали, что в прошлом тысячелетии не менее 280 тераватт-часов в год можно было получать из моря в энергосистемы только на побережье Европы. Но одна морская гидроэнергетика не могла бы покрыть более половины текущего потребления электроэнергии в Германии. Стоит ли это усилий?
Волны урожая
У волн есть ловушки, исследователи из Университета Дьюка в Дареме и MMI Engineering в Хьюстоне начинают обрисовывать проблемные аспекты движущегося океана как источника энергии. Таким образом, собственная мощность распределяется по большой площади - по всему фронту и ширине волны - и эти волны также выплескиваются одна за другой печально известным неравномерным образом. Таким образом, ротор в генераторе, производящем электричество, приводится в движение только прерывисто, в то время как большая часть энергии фронта волны уносится неиспользованной.
Разные инженеры сделали из всего этого разные выводы - конструкции волновых электростанций, испытываемых в настоящее время, вряд ли могут быть более разными. Принцип морской змеи, «пеламис», действует широким фронтом, а не маленькими винтами. Он состоит из четырех 30-метровых цилиндрических стволов, соединенных гидравликой в длинную цепь, качающуюся на поверхности моря. Вращение вала перемещает поршни между отдельными элементами, которые под высоким давлением нагнетают масло через генераторы, вырабатывающие электричество. Таким образом используется несколько одиночных волн подряд - проблемы перехвата изменяющихся частот волн не существует в принципе. Прототип системы успешно работал в Шотландии, а по состоянию на прошлый год массив из четырех морских змей у побережья Португалии выдавал до 2,25 мегаватт.
Так называемые силовые буи предназначены для отвода энергии волн с предельной точностью, а не как можно более широко. Система, которая медленно и непрерывно совершенствовалась компанией Ocean Power Technologies на протяжении многих лет, использует удар отдельных волн для движения частей, прочно закрепленных в земле, и плавающих поплавков буев друг против друга. Когда внутренние работы, генерирующие электричество, резонируют с частотой кривой волны, электричество можно производить экономично, даже когда море сравнительно спокойно. Испытательные системы в настоящее время устанавливаются по всему миру, у берегов Испании и на западном побережье США они должны продвигать 1, 4 и 2 мегаватта.
Одной из проблем таких систем является необходимость закрепления в земле. Фактически, Скраггс и Джейкоб подсчитали, что волновые электростанции особенно полезны при глубине воды 40 метров и более, поскольку в противном случае из-за взаимодействия волн с землей потребляется много энергии. Однако глубина моря не должна быть более 100 метров - транспортировка электроэнергии к берегу и якорь к земле в этом случае были бы нерентабельными, дорогими и трудоемкими. Менее амбициозные проекты вблизи побережья также страдают от агрессивных условий окружающей среды океанов: зимние штормы с избыточной силой неоднократно разрушали заводы, которые на самом деле предназначались для выработки энергии волн.
По мнению авторов, технические специалисты уделили слишком мало внимания другому моменту: настройке технологии управления системами на переменное количество волновой энергии. Должна быть возможность использовать последовательность волн, прибывших в прошлом, для расчета статистической оценки, которая предсказывает приход следующего гребня волны, а затем оптимизирует его энергетическое использование. Такая система, безусловно, может повысить эффективность шахтной системы будущего: Скраггс и Джейкоб считают, что сюда также следует вкладывать средства. И как можно быстрее: Каждую секунду и минуту энергия утекает неиспользованной на всех побережьях мира, потому что каждый погонный метр трехметровой волны содержит мощность более 20 киловатт - до того, как она разобьется о берег и побежит.