Пo экoнoмичеcким пoказателям oкеаничеcкие cтанции coпocтавимы c речными ГЭС, в 2,5 – 3,5 раза экoнoмичнее coлнечных электрocтанций и на 10% превocхoдят атoмные. Уcтупают тoлькo теплoвым cтанциям, кoтoрые, впрoчем, не выдерживают конкуренции по экологии.
Владимир БАРАНОВ
Первые приливные мельницы были поcтроены на берегах Британии в XI-м и на руccком Беломорье еще в XVII вв. Строгая периодичноcть приливов и отливов занимала Ньютона, выявившего завиcимоcть cилы приливов от циклов лунного меcяца. Связь приливов и положения Земли, Луны и Солнца изучал cоздатель температурной шкалы лорд Кельвин.
Но очень долго использованию приливных станций мешала малая плотность напора воды, а также то, что высота прилива максимальна в полночь, когда потребление энергии минимально.
Это же наш метод!
Первая в мире приливная электростанция (ПЭС) была построена во Франции в устье р. Ранс, впадающей в Ла-Манш, в 1966 г. В 1968-м в СССР в районе залива Кислая губа на Белом море соорудили приливную станцию мощностью 600 кВт, которая недавно оборудовали уникальными турбинами, работающими и при приливе, и при отливе. На Всемирной выставке «ЭКСПО – 2005» в Японии эта станция была удостоена золотой медали, а сам метод получил название «российского» и используется при сооружении платформ для глубоководной добычи нефти. Небольшие приливные станции построены также в Канаде и Китае.
В России готовы еще три проекта приливных станций: один – в Белом море и два – в Охотском. Основные запасы приливной энергии сосредоточены в Мезенской губе, расположенной в европейской части России, высота приливов там достигает 10 м. Проектная мощность станции 8 тыс. МВт. На ней будут установлены не традиционные прямоточные турбины, а новые ортогональные, разработанные в России и позволяющие «собирать» энергию во время и приливов, и отливов. В Пенжинской губе, где самые высокие приливы в мире доходят до 17 м, станция мощностью 20 тыс. МВт может обеспечить энергией весь Магадан.
Россия располагает потенциальным ресурсом приливной энергии, соизмеримым с общим количеством энергии, которое вырабатывается и используется в стране. По мнению специалистов, со временем доля приливной энергии может составить до 25% всей вырабатываемой электроэнергии. Российская школа в этом сегменте считается передовой, и в будущем мы можем стать экспортерами технологий строительства приливных станций.
Изыскания идут
В мире есть и другие экзотические проекты, где используется энергия океана. В США, например, во Флоридском проливе близ острова Марафон сооружается станция мощностью 136 МВт для использования энергии течения Гольфстрим. Достаточно сказать, что оно перемещает 25 млн м³ воды в секунду, а это в 20 раз больше суммарного расхода всех рек земного шара. Плотины не будет, станция закрепится якорями на большой глубине. Первая ее очередь рассчитана на мощность в 30 МВт.
А вот британский проект, тоже претендующий на звание крупнейшей волновой электростанции в мире. Сразу несколько технологий преобразования энергии волн в электричество намерено испытать Юго-Западное агентство регионального развития. Несмотря на статус демонстрационной, станция станет поставлять в сеть до 20 МВт, что эквивалентно потребности нескольких тысяч домохозяйств, причем в дальнейшем мощность планируют нарастить.
Многомиллионный проект Wave Hub финансируется на средства Правительства Великобритании, европейских фондов и промышленных компаний. Разместится эта станция в море у побережья Корнуолла, примерно в 16 км от города Хэйли.
План предусматривает необычную схему развития. Власти Юго-Запада Англии передадут в аренду компаниям «персональные» кусочки моря размером 1×2 км. Там промышленники установят комплексы волновых генераторов различных схем, и все они при помощи кабелей будут соединены с берегом. Всего выбрано четыре партнера, и каждый на своем участке сможет вырабатывать до 5 МВт.
Кто в проекте?
В первую очередь, Wave Hub опирается на волновые генераторы PowerBuoy от американской компании Ocean Power Technologies (OPT), имеющей филиал в Британии. Как ясно уже из названия, Power Buoy (силовой буй) работает за счет вертикального перемещения крупного (в несколько метров) поплавка, скользящего вдоль колонны, заякоренной на дне. Кстати, в районе расположения Wave Hub глубина моря составляет 50 м.
Близ Хэйли Ocean Power Technologies также должна развернуть парк таких генераторов мощностью 150 кВт каждый (PB150), но среди образцов компании имеются аналогичные модели большего размера, которые, вероятно, также отправятся в страну Туманного Альбиона для апробации.
Еще два партнера – это норвежская компания Fred Olsen Renewables (о ее работе в области волновой энергетики пока известно мало) и австралийская Oceanlinx. Впрочем, участие последней находится пока под вопросом.
Однако есть и еще один примечательный участник – Wave Hub, являющийся совместным предприятием британских энергетических компаний E.ON и Wind Prospect. Он намерен использовать технологию от шотландской компании Pelamis Wave Powe – те самые «качающиеся змеи», которые стали основой первой в мире коммерческой волновой электростанции, открытой в Португалии в прошлом году. Каждая такая «змея» дает до 750 кВт мощности.
Wave Hub должен стать крупнейшим волновым проектом в мире. При этом South West RDA параллельно намерена развивать и приливные станции в регионе (в пойме реки Северн).
Уже конкуренция
По размаху предстоящего строительства с Wave Hub в мире может поспорить только другой британский проект, развиваемый неподалеку, у Оркнейских островов, под эгидой Европейского исследовательского центра морской энергии (EMEC). Там тоже начнут тестировать волновые электростанции различных типов и от разных компаний.
Интересно, что некоторые из них поставят свои установки обоим проектам. Так, E.ON все с теми же «змеями» от Pelamis участвует и в программе EMEC. OPT со своими PowerBuoy также раскинется сразу на двух площадках: и в центре EMEC на Оркнейских островах, и в Wave Hub у Корнуолла.
Масштабное строительство комплексов EMEC и Wave Hub развернется в следующем году, хотя первые работы начнутся уже в нынешнем. Wave Hub, в частности, рассчитывает начать выработку энергии для потребителей в 2010-м или в 2011 г. При этом номинально тестовый проект запланирован на пять лет, но предусматривает и продление работы, а главное – расширение сети генераторов до общей мощности в 50 МВт.
Вкупе с усилиями центра EMEC и его партнеров, а также с целой вереницей «приливных» проектов Британия намерена стать мировым лидером в использовании энергии моря.
Где пересол – это хорошо
Но почему надо использовать только волну? Поскольку о потенциале естественных источников такого рода ученые задумывались давно, ведь уже известны методы получения тока из мест контакта речной воды с морской. Экспериментальные установки вырабатывали мощность до 1 кВт на каждый литр пресной воды, протекающий через систему в секунду. Однако эти методы базируются на специальных мембранах, через которые должна проходить вода, а они очень дороги, и у них ограничен срок службы.
Итальянский изобретатель Дориано Броджиоли из миланского университета недавно придумал простое и недорогое устройство для извлечения энергии из разности в солености воды. Разработав иной вариант технологии, основанный на конденсаторе с двойным электрическим слоем, изобретатель пояснил: «Основная идея заключается в том, что потенциал двойного электрического слоя зависит от концентрации ионов».
Он предложил построить такой конденсатор из двух пластин, созданных из высокопористого углерода. Сначала в него подается морская вода, в которой, как известно, всегда находится некоторое количество ионов хлора и натрия. Чтобы запустить систему в работу, на обкладки следует подать напряжение от «стартового» источника питания. Тогда положительный электрод привлечет ионы хлора, а отрицательный – ионы натрия.
Далее в устройство подается пресная вода. Разность в концентрации соли заставляет ионы покидать обкладки и уходить прочь, преодолевая действие электростатических сил. При этом напряжение на электродах заметно вырастает. В дальнейшем, пока в аппарат поступают и соленая, и пресная вода, система уже сама вырабатывает ток.
Лабораторные опыты Дориано Броджиоли показали, что идея работает. Теперь ученый мечтает построить установку большего масштаба.
