Волновая энергетика – реальная в мире и чернильная в Украине

Новости

Несмотря на финансовый кризис, грозивший похоронить проект, в Северной Ирландии весной 2010 г. все-таки будет запущена волновая электростанция Pelamis — надежда на светлое электрическое будущее многих прибрежных стран. Едва ли не единственная подобная украинская разработка — волновая электростанция конструкции Вячеслава ОВСЯНКИНА — остается на бумаге: правительство, обещавшее профинансировать строительство пилотного образца, денег попросту не дало.

Волновые электростанции (ВЭС) теоретически способны покрыть потребности планеты в энергии достаточно легко — стоит только их построить. Проблема в том, что сегодня существуют тысячи конструкций таких агрегатов — и меньше десятка действующих образцов.

Волновые установки используют качающее движение волн для получения электричества. Для этого применяют всевозможные ухищрения, порой довольно неожиданные. Так, волновая электростанция Oceanlinx в акватории города Порт-Кембла (Австралия) использует волны для того, чтобы нагнетать воздух в громадные меха. Сжатый воздух под давлением проходит через турбину, вращая ее лопасти. В результате вырабатывается электричество. Установка Oceanlinx в Порт-Кембла поставляет в электросеть города 450 кВт электричества — немного, если учесть многомиллионную стоимость проекта. К тому же введенная в эксплуатацию еще в 2005 г. станция не раз перестраивалась и реставрировалась — волны, вырабатывающие энергию, порой с не меньшей энергией разрушают конструкцию.

У побережья США в Орегоне строится «буйковая» электростанция. Буйки под воздействием волн качают магнитный стержень внутри проводящей катушки — так, совсем как на школьных уроках физики, получают ток.

Электробуйки, разрабатываемые в Орегонском университете, планируют размещать на расстоянии в два-три километра от побережья. По предварительным расчетам, территория в 25 кв. км сможет снабдить электричеством весь штат — если удастся доказать инвесторам эффективность данной модели и у тех найдется несколько миллиардов лишних долларов.

А еще изобретена «утка Солтера», которая представляет собой колеблющееся на волнах крыло. Гирлянда из 20-метровых «уток» общим весом 16 т испытывалась в течение четырех месяцев в различных волновых условиях озера Лох-Несс и показала удручающий КПД — всего 0,5%.

Пока самой успешной реализованной конструкцией оказался так называемый контурный плот Коккереля, изготовленный шотландской фирмой Pelamis Wave Power. Четыре секции-«змеи» — громадные трубы, соединенные шарнирно, — под воздействием волн изгибаются, что запускает гидромоторы привода генераторов. Вырабатываемая электроэнергия по кабелю, опущенному на дно, передается на берег.

Каждая такая «змея» сравнима с небольшим железнодорожным составом длиной 120 м и весом 700 т. Мощность одного такого преобразователя — 700 кВт. На основании этой конструкции у побережья Португалии в сентябре 2008 г. была запущена первая в мире коммерческая волновая электростанция. Ее генераторы имеют мощность 2,25 МВт. Пока на станции работает только три преобразователя волновой энергии — змеевидные устройства, наполовину погруженные в воду.

Планы по добавлению еще 25 преобразователей, которых было бы достаточно для снабжения энергией 15 тыс. домов, сорвал финансовый кризис. Но Pelamis собирается открыть новую электростанцию в Британии.

Электростанция Pelamis, построенная вдоль одного километра побережья (необходимы 20 модулей и 62 млн. долл. капиталовложений), по уверениям разработчиков, окупится за пять с половиной лет (с годовой прибылью в 12,2 млн. долл.). Вячеслав Овсянкин утверждает, что его волновая электростанция в тех же условиях даст в четыре раза больше энергии и окупится менее чем за два года.

Украинский плавник против шотландской змеи

Вячеслав Овсянкин, директор научно-производственной фирмы «Крок-1», вдохновлен идеей волновой электростанции уже лет двадцать:

— Если рассмотреть все виды возобновляемой энергии, которые имеются на Земле, то волновая энергетика — это практически вершина пирамиды. В основе всего лежит солнечная энергия — колоссальная по величине, но низкая по плотности распределения. Энергия ветра — это концентрированная солнечная энергия, так как именно Солнце, нагревая поверхность Земли, и создает движение воздуха.

А энергия морских волн — это концентрированная энергия ветра. И плотность этой энергии более чем в сотню раз выше по сравнению с плотностью ветровой. Поэтому использовать волны — самый целесообразный путь.

— Между тем в мире волновая энергетика отнюдь не так успешна, как, например, ветровая.

— Дело в том, что до сих пор задача получения энергии от волн решалась достаточно консервативно. Хотя проекты волновых станций существуют уже многие десятилетия, реально развитие волновой энергетики началось в мире лишь несколько лет назад. И даже последние модели не получают широкого распространения.

Думаю, основная проблема волновой энергетики в том, что при строительстве электростанций все еще применяются традиционные материалы — металл, бетон. Это в свою очередь приводит к необходимости создавать массивные конструкции — громоздкие и ненадежные. На какую бы волну мы ни рассчитали сооружение, всегда найдется волна побольше. Поэтому все существующие сегодня электростанции за свою недолгую историю уже подвергались разрушениям.

Единственный уже в течение нескольких лет надежно работающий проект — Pelamis. Но конструкцию модулей там отличает колоссальный вес — около 700 т.

Мы пошли другим путем. Решили использовать современные композиционно-полимерные материалы, чьи характеристики можно задавать заранее. Они позволяют приблизиться к тем конструкциям, которые создала природа.

Мы смотрели, как устроены рыбы, змеи. В результате создали энергопоглощающий элемент (который отбирает энергию от волны) в виде гибкого плавника — плоскость из стекло- или углепластика толщиной 5 — 8 см, диаметром около 2 м и длиной от 60 до 120 м. «Плавник», находящийся вблизи водной поверхности, реагирует на колебание волн и передает усилие на трансмиссию и генератор.

Этот «природный» подход позволил более чем в 10 раз сократить материалоемкость! Если модуль Pelamis на 700 кВт весит 700 т, то у нас блок на 2 МВт — всего 100 т. А совершенствуя конструкцию, мы надеемся выйти на показатель в 40—50 т.

— Но работа «на волнах» выдвигает особые требования к прочности конструкции — недаром многие ВЭС были просто разрушены волнами. Как справится с этой задачей ваша станция?

— Кроме того что наш «плавник» гибок и ВЭС «проницаема» для волн, конструкция способна погружаться на глубину во время шторма. Ведь наша станция работает на глубокой воде, вдали от берега. Она не нарушает прибрежный баланс, но снижает волновую нагрузку на берег, выполняя роль своеобразных волноломов.

— Одна из существенных проблем для волновой энергетики — нестабильность характеристик морских волн. Они попросту не бывают одинаковыми. Вы называете такие цифры КПД, которых никому еще не удалось получить. Но подтверждены ли они испытаниями?

— Прежде всего наши высокие цифры КПД определяются конструкцией энергопоглощающего элемента. Под воздействием каждой волны «плавник» изменяет форму. Любой участок энергопоглощающего элемента работает в оптимальном режиме — потому что форму ему задает сама волна.

— И все же, что, кроме расчетов, вы можете продемонстрировать потенциальным инвесторам? Извините, но на бумаге все изобретения «гениальны».

— Я работаю над этим проектом более 20 лет. Едва ли не первой темой, которой занялся в своем кооперативе в 1988 г., была волновая электростанция. Когда в 1990 г. создал фирму «Крок-1» (которая специализируется на выполнении комплекса работ по научным исследованиям в области высоких технологий), то часть средств от прибыльной деятельности (на основе разработанных фирмой уникальных технологий обработки металлов и сплавов создано 12 производств в Украине, России, Литве) направлял и на разработку ВЭС. Особенно интенсивно работаем над станцией последние четыре года — появилась возможность финансировать проект не только за свой счет, но и за деньги некрупных инвесторов.

Подключили к работе большое количество специализированных предприятий. В Институте гидромеханики НАН Украины, где находится лучший в Европе волновой бассейн, испытывали макет. Сильная группа математиков из Национального авиационного университета разработала методику расчетов конструкции по параметрам акватории, ведь волновую электростанцию нужно строить для конкретных условий. Для ВЭС очень важен такой параметр, как коэффициент использования установленной мощности. Pelamis, например, выдает в среднем лишь 38% максимальной мощности энергоблоков. Мы же можем в Черном, Каспийском морях обеспечить 60%. А у побережья, скажем, Доминиканской Республики — 80%.

Специалисты Национального кораблестроительного университета в Николаеве разработали конструкторскую документацию на типовой модуль электростанции. Опытный образец ВЭС-10 был изготовлен в 2006 г. Киевским судостроительным заводом. Испытания проводились на базе научно-исследовательского центра Вооруженных сил Украины «Государственный океанариум» в Севастополе.

Испытывали почти год, на основании этих результатов разработали и концепцию, и документацию для строительства пилотного образца электростанции. Мы готовы строить станцию на 2 МВт — для Черного моря это оптимальный параметр.

Находимся сегодня на последней стадии перед выпуском изобретения «в тираж» — на стадии строительства пилотного образца. Это самый серьезный тормоз для дальнейшего уровня — средств нашей фирмы не хватает. Нужно 6 — 8 млн. долл. По большому счету за эту идею просто обязано бы ухватиться государство — это чистая, почти бесплатная энергия.

В декабре 2008 г. проект по строительству ВЭС был рассмотрен и одобрен ученым советом Государственного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института инновационных технологий в энергетике и энергосбережении.

Минпромполитики пригласило нас участвовать в создании проекта волновой электростанции для острова Змеиный…

— Для вас это было имиджевым шагом?

— Не для нас, а для Украины. Шла борьба за остров, и стране нужно было показать, что Змеиный — экономически развитый объект, который эффективно используется. Мы электростанцию на 1 МВт там хотели строить.

К концу 2008 г. нас уверяли, что проект на Змеином будет финансироваться.

Мы общались с представителями Минтопэнерго, обращались в Кабинет Министров, пытались работать с инновационными фондами — и государство обещало выделить в 2009 г. деньги. Их, конечно, не дали.

А ведь у нас было много идей. Мы предлагали Одессе переоборудовать старый большой десантный корабль под волновую электростанцию, но и эту идею поддержали только на словах. Хотя имеется, например, программа развития депрессивных регионов, откуда такие проекты стоило бы финансировать. А ведь деньги через такие программы традиционно уплывают в неизвестном направлении.

К сожалению, вопрос с государственным финансированием на Украине мы вряд ли решим.

— Вы говорите так, словно вашим проектом интересуются другие страны.

— Интересуются. За последний год мы получили письма более чем из 20 стран! Сегодня очень тесно работаем с Азербайджаном. Нас поддержало министерство промышленности и энергетики. Заинтересованность высказала также Национальна нефтяная компания Азербайджана.

— Есть ли интерес к волновой энергетике со стороны крупных частных инвесторов?

— Есть. Однако большинство первым делом интересуется: имеется ли пилотный образец? Другие готовы вкладывать деньги, но при условии, что будут использоваться интересные им технологии и материалы.

Например, пару месяцев назад звонили из верфи Гданьска, которая сегодня выкупается «Индустриальным союзом Донбасса». Инвесторы предложили финансировать работы — но при условии, что в конструкцию будут заложены материалы, производимые заказчиком, — листовой металл. Это означает, что вместо 60-тонного энергоблока мы получим элемент весом в 700 — 800 т, да и другие характеристики станции ухудшатся. Это тупик.

Но мы продолжаем работать. На сегодняшний день подписан меморандум с корпорацией «Бош Рексрот» о совместном участии в проекте строительства ВЭС. У корпорации есть в Германии подразделение «Океан», которое занимается разработкой оборудования, в том числе и для волновых станций. Компания в соответствии с меморандумом берет на себя изготовление самого ответственного узла — энергетического блока. Сейчас оформляем и международный патент — украинский у нас уже есть.

— Тем не менее сроки окупаемости электростанции, которую вы предлагаете построить, просто фантастичны — меньше двух лет. Вы учитывали при расчетах получаемую мощность «вообще» или и то, что электроэнергию придется приводить к стандартам энергосистемы?

— Мы дали средние значения окупаемости. Все зависит от объекта энергопотребления. Если вам нужен исключительно переменный ток определенных характеристик, то, конечно, будет необходим и достаточно дорогой конвертер. Но, к примеру, в гостиничном комплексе 90% энергии расходуется на обогрев помещений, нагрев воды — для этого даже не важно, переменный у вас ток или постоянный.

Поэтому для одних потребителей себестоимость нашей электростанции окажется чуть завышенной, для других, напротив, — заниженной.

Но учтите, что при серийном производстве (хотя бы 10 блоков электростанции) цены на оборудование существенно упадут — примерно в два раза.

Справка «2000»
ООО Научно-производственная фирма «Крок-1»
Украина, Киев, ул. Анри Барбюса, 5а, тел./факс 287-4448.

Еженедельник 2000

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *