Море энергии

Морские волны подарят энергию. И речь вовсе не о том, чтобы восстановить физические и душевные силы, попивая сок на пляже. А о том, как технологии позволяют добывать электроэнергию прямо из океана. Об удивительной инновации в конце 70-х писала французская газета «Сьянс э ви». Читатели «За рубежом» узнали о том, как можно направить энергию океана в мирное русло из № 49 (1014) от 30 ноября – 6 декабря 1979 года.

Идея использовать разницу температур в океане для получения электроэнергии появилась еще в конце 19 века. В 1881 году ее предложил французский физик Арсен Дарсоваль, а позже до ума довел его ученик Жорж Клод. В 1930 году он построил на Кубе первую подобную станцию, но вскоре после завершения она была разрушена штормом. Долгое время от исследований ученых энергетические компании отмахивались, предпочитая инновациям старое доброе ископаемое топливо. К идее морской энергетики вернулись спустя практически сто лет, когда энергия в мире начала существенно дорожать. Специалисты сразу нескольких ведущих университетов США и Европы объединились для создания программы ОТЕК (использование тепловой энергии океана). В ее рамках была разработана сложная система теплообменников – тех самых устройств, которые вырабатывали электроэнергию, используя разницу температур океанической воды. Первый теплообменник – экспериментальный – «спустили на воду» в 1979 году. Это было действительно важное событие, о котором с восторгом писала зарубежная пресса.

Вблизи Гавайских островов в Тихом океане начала давать электроэнергию небольшая установка, названная «мини-ОТЕК». Ее единственное «топливо» – разница температур теплой воды на поверхности и холодных слоев на глубине. Мощность станции – 50 киловатт, в качестве рабочей жидкости используется аммиак. Этот газ, испаряющийся в первом теплообменнике благодаря нагретой воде на поверхности, приводит в движение турбину, а затем поступает во второй теплообменник, где конденсируется при помощи холодной воды в 700 метрах ниже поверхности океана. 15 из 50 произведенных киловатт идут на аккумуляторы, а 35 приводят в движение насосы, освещение и прочее оборудование плавучей станции.

Вслед за «мини-ОТЕК» на работу в Тихий океан должна была отправиться ее старшая сестра «ОТЕК-1». Реализация французской программы была разбита на несколько этапов. В 1978–79 годах ученые проводили теоретическую работу, в 1980-м должен был начаться двухлетний эксперимент по ее эксплуатации, а уже в 1983-м планировалось построить прототип большей мощности. На океаническую энергию делали ставку и США.

Американская программа развивается наиболее успешно, хотя и не является единственной в мире. «Мы могли бы продвигаться гораздо быстрее, – говорит Роберт Дуглас, директор департамента «Энергия океана» американской фирмы ТРВ. – Поскольку нет никаких технических препятствий, мы полагаем, что морские электростанции смогли бы производить 1000 мегаватт электроэнергии к 1985 году, а еще через пять лет – уже 10 000 мегаватт». Такого же мнения придерживаются Министерство энергетики и Совет по качеству окружающей среды, считающие, что к 2000 году система ОТЕК могла бы дать столько же электроэнергии, сколько сейчас дают все гидроэлектростанции Соединенных Штатов.

Увы, но этот международный амбициозный проект поглотила пучина морская. Не в прямом смысле: в 80-х упали цены на нефть и компании перестали искать альтернативные источники энергии. Сегодня к идее вновь вернулись, только уже в рамках зеленой повестки. О использовании теплообменников вспомнили спустя несколько десятилетий. И в августе 2015-го все там же, в Тихом океане, вблизи Гавайских остров, компания Makai Ocean Engineering запустила электростанцию, работающую от разницы температур.

В этой системе используется жидкость с очень низкой температурой кипения, например аммиак. Аммиак проходит через систему труб, где он нагревается морской водой, взятой с мелководья (25°C). При этой температуре аммиак превращается в газ, который приводит в действие турбину, производящую энергию. А после газ проходит через холодную секцию (5°С), где он опять превращается в жидкость.

Электростанция Makai Ocean Engineering стала крупнейшим в мире объектом, способным обеспечить энергией около 120 близлежащих домохозяйств.

Но сегодня инженеры придумывают способы получения морской энергии не только за счет разницы температур.

Например, шведская инженерная компания Minesto разработала специальные планеры с турбинами, предназначенные для получения энергии с помощью подводных течений.

Подводные беспилотники закрепляют на дне, а течения заставляют их двигаться, подобно воздушному змею на веревочке. Проходящая сквозь турбины вода вращает их, и таким образом происходит выработка энергии, которая передается генератору, а он, в свою очередь, через силовой кабель, уложенный на морском дне, – уже на берег.

Американская компания Northwest Energy Innovations (NWEI) разработала волновую электростанцию Azura. Она представляет собой маятник, который нижней частью крепится к океанскому дну.

Azura извлекает энергию из вертикального и горизонтального движения волн. Энергия вырабатывается за счёт вращения корпуса и поплавка. Поплавок соединён с ротором генератора и может непрерывно вращаться на 360 градусов или колебаться вперёд и назад. Это позволяет устройству извлекать энергию при любых волнах. Мощность – 20 киловатт энергии. Электростанцию запустили на Гавайях. Она подключена к муниципальной сети, обеспечивающей электричеством весь штат.