02.06.2010 - Электростанции ушли под воду! Или современные технологии преобразования энергии мирового океана.

Дорожание привычных энергоресурсов и развитие техники заставляет человечество находить все новые источники энергии. Многие ученые работают над способами получения энергии у океана. По подсчетам все энергетические потребности человечества составляют лишь 0,05% от энергии течений мирового океана.

Обуздать энергию океана очень сложно технически. Помимо уже привычных приливных электростанций (например, с 1968 года функционирует приливная электростанция в Кислой губе на побережье Баренцева моря мощностью 1,7 МВт.) один из новых способов получения электроэнергии – использование подводных гидротурбин, работающих подобно ветрякам. Для эффективной работы гидротурбин необходимо сильное, быстрое течение. Использование их в прибрежных зонах не дает большого эффекта из-за слабого течения, а установка в местах сильных течений может в момент шторма привести к разрушению турбины.

Оригинальное решение предложила шведская компания Saab Minesto, специализирующаяся на разработках в военных областях, авиастроении и машиностроении. Компания разработала проект подводной гидротурбины, Deep Green Underwater turbine, которая может вырабатывать 18 ТВт электроэнергии ежегодно, используя энергию волн и подводных течений. Изначально компания Saab Minesto разрабатывала турбину для использования в воздушной среде, но расчеты показали, что турбина будет гораздо эффективней работать в водной среде, плотность которой в 832 раза больше плотности воздуха. Гидротурбина парит в воде подобно бумажному змею в воздухе, удерживаемая подъемной силой, которую обеспечивает постоянный поток воды. Крепление турбины осуществляется с помощью троса, прикрепленного к морскому дну, на этом же тросе укреплен кабель, по которому передается выработанная электроэнергия. Управление движением турбины осуществляется при помощи вертикальных и горизонтальных рулей, на подобие авиационных. Восемь специальных промежуточных гидродинамических камер служат равномерной и стабильной работе генератора, регулируя проходящий через турбину поток воды. Вес гидротурбины 14 тонн, мощность 1 МВт. Стоимость полученной электроэнергии колеблется в пределах от 9 до 20 центов. Скорость течения, требуемая подобным гидротурбинам для эффективной выработки энергии, равна 9 км/ч, а это скорость большинства подводных течений нашей планеты не превышает 3 км/ч.

Отойти от идеи стандартной вращающейся турбины и заменить энергию вращения на энергию колебаний» - предложил профессор Майкл Бернитасас (Michael Bernitsas) из института U-M Department of Naval Architecture and Marine Engineering. Раньше Бернитасас исследовал возможности подавления энергии течений, колебания, создаваемые которыми, могу разрушить мосты, повредить корабельные доки, раскачивать нефтедобывающие платформы. "Четверть века я (в числе множества инженеров всего мира) работал над технологиями подавления этих опасных колебаний, - говорит Бернитсас, - Но в конечном итоге пришел к обратному: мы разработали систему, которая максимально колеблется и использует эту разрушительную силу природы во благо человека". Данная концепция получила название VIVACE, что является сокращением от Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy – "Индуцируемые водоворотами вибрации для выработки чистой энергии".

Даже при слабом течении, вокруг цилиндрического тела, помещенного в поток воды, будут образовываться вихри. Давление на предмет с разных сторон будет неодинаковым, что заста Если поместить в поток даже слабого течения цилиндрический предмет, вода, обтекая его, будет образовывать вихри. Из-за небольших неравномерностей потока вихри с разных сторон не будут строго одинаковы и разница в давлении заставит предмет колебаться. По аналогичному принципу плавает большинство существующих рыб. Они изгибают свое тело так, чтобы образующиеся водовороты по обеим сторонам не уравновешивали друг друга, и используют возникающее давление для движения вперед. Невозможно было бы добиться такой скорости, если бы они использовали только силу своих мышц. Рабочая часть прибора представляет собой цилиндр, присоединенный к пружинке. Под действием течения воды (минимальная скорость, на которой происходят колебания – 2,7 км/ч) цилиндр отклоняется то в одну сторону, то в другую, и эти механические колебания переводятся в электричество. Из таких цилиндров может быть составлен массив, регулируя размеры которого можно регулировать количество вырабатываемой энергии. По заявлению Майкла Бернитсаса стоимость вырабатываемого с помощью его станции электричества не превысит 0,05 цента за КВт*ч (для сравнения: стоимость энергии, которую получают из ветряков – 0,08 центов за КВт*ч , а из солнечных батарей – от 0,16 до 0,48 центов за КВт*ч, в зависимости от места расположения). , Кроме того, станция VIVACE полностью расположена под водой, поэтому не занимает полезную площадь на суше.

Сейчас идет работа над улучшением VIVACE: переняв опыт у природы, ученые сделали прибор похожим на рыбу – он будет иметь нечто вроде хвоста и утолщенную в середине основную часть. Это позволит ему создавать более частые колебания и, как следствие, улавливать больше энергии. Данные технологии получения энергии полностью соответствуют современным экологическим нормам, а энергию океана можно считать неисчерпаемой.