Гигаватты из океана. Как "зеленую" энергетику скоро подвинет "голубая"
Под возобновляемыми источниками энергии чаще всего понимают солнечную энергию, энергию ветра и энергию рек, но редко - энергию океанских течений и приливов. Причина в том, что океанская энергетика пока еще проходит начальный этап становления и не может похвастаться большими мощностями. Но за последние пару лет исследователи в этой области совершили несколько технологических прорывов.
По оценкам Ocean Energy Systems, к 2050 г. с помощью подобных технологий можно будет вырабатывать 300 ГВт - это столько же, сколько бы производили 250 ядерных реакторов. А UK Carbon Trust прогнозирует, что к тому времени уже возникнет всемирный рынок приливной энергии стоимостью 126 млрд фунтов стерлингов.
Японцы укрощают подводные течения
В Японии протестировали устройство, которое генерирует электроэнергию из океанических течений. Об этом 19 августа сообщил японский телеканал NHK World. Он рассказал, что компания IHI и Организация по разработке новых энергетических и промышленных технологий (NEDO) провели испытание установки по выработке энергии из океанических течений на юго-западе префектуры Кагошима. Турбина экспериментального генератора была установлена на уровне 20-50 м под поверхностью воды. Генератор развил мощность производства электроэнергии до 30 кВт. Конечно, это немного, но главное - изобретение работает.
Это первый в мире эксперимент, когда устройство генерирует энергию с использованием океанических течений. Течения у Кагошимы постоянны по силе и направлению. Ученые полагают, что такой метод генерации электричества может быть более стабильным, чем солнечная энергетика. IHI и NEDO надеются внедрить эту технологию в промышленное использование к 2020 г.
В США извлекают энергию из волн
Исследователи Технологического института Джорджии разработали устройство, преобразующее в электричество энергию волн океана очень широкого диапазона частот. Описание их изобретения опубликовал журнал ACS Nano.
Как отмечает сайт Phys.org, энергия волн океана - самая слаборазвитая отрасль чистой энергетики. Хотя океан потенциально способен обеспечить энергией весь мир, пока что не существует экономически выгодного способа ее извлечения. Основная проблема в том, что океанские волны непостоянны и колеблются с низкой частотой, тогда как большинство генерирующих устройств лучше всего работают с постоянной амплитудой и высокой частотой.
Устройство, которое изобрели Чжунлинь Ван и его команда, состоит из двух генераторов. Один - традиционный электромагнитный, который подходит для волн высокой частоты. Второй - трибоэлектрический наногенератор, эксперименты с которым начались недавно и который предназначен для волн низкой частоты. Слово "трибо" означает "тереть, натирать", а трибоэлектрический эффект - это та самая электризация трением, которая явилась самым первым способом производства электричества, освоенным людьми (он был известен еще древним египтянам).
"При низких частотах, менее 5 Гц, эффективность трибоэлектрического наногенератора гораздо выше, чем электромагнитного", - говорит г-н Ван. Вместе два типа генераторов могут работать в двух режимах (флуктуационном и ротационном), поглощая энергию волн, течения и прилива. Во время демонстрационного показа возможностей системы ученые зажгли светодиодные лампочки, составляющие надпись Blue Energy, при этом первое слово было подключено к электромагнитному генератору, а второе - к трибоэлектрическому.
Шотландцы хотят стать мировыми лидерами
В прошлом году в проливе Пентленд-Ферт на северном побережье Шотландии началась первая фаза строительства крупнейшей в мире приливной электростанции MeyGen, итоговая мощность которой может достичь 398 МВт. Станция обеспечит электричеством 175 тыс. домохозяйств. Вырабатывать электроэнергию будут 269 турбин. Но на стартовом этапе планируется установить всего шесть турбин суммарной мощностью до 9 МВт.
Первую турбину высотой почти 15 м и весом 18 т компания Atlantis Resources торжественно запустила 13 сентября. По данным The Guardian, в проекте первой фазы строительства участвуют крупнейший американский инвестиционный банк Morgan Stanley и французская энергетическая компания International Power. Строительство также финансируется правительством Шотландии, которое в минувшем году выделило на проект порядка $30 млн.
Это не единственный пример активного развития приливной энергетики в Шотландии. В том же проливе Пентленд-Ферт недалеко от станции MeyGen скоро может появиться еще одна приливная электростанция. Ее намерена построить компания Scottish Power Renewables. Ранее она установила восемь турбин общей мощностью 10 МВт в районе острова Айлей на западном побережье. А компания Nova Innovation в августе прошлого года установила две подводные турбины в проливе Блюмулл-Саунд на севере Шотландии между двумя островами Шетландского архипелага.
Возобновляемая энергия приливов стала одним из важнейших направлений новой энергетики, развиваемой в Шотландии. Шотландские приливы, одни из самых мощных в Европе, помогут развить эту многообещающую технологию и сократить выбросы углекислого газа. Шотландия планирует полностью (на 100%) перейти на возобновляемую электроэнергию уже в 2030 г. Достигнутый в 2016 г. уровень составил около 60%.
Самый массивный генератор - у канадцев
Аналогичные технологии применяются уже и в Северной Америке на побережье Новой Шотландии. Эта провинция на северо-востоке Канады действительно напоминает Шотландию и не в последнюю очередь благодаря высоким приливам.
В ноябре прошлого года там в заливе Фанди начал работу первый в Северной Америке приливной электрогенератор. Он занимает пять этажей и весит тысячу тонн, его мощность - 2 МВт, что достаточно для питания 500 домов. Это только начальная часть проекта Cape Sharp Tidal компаний OpenHydro и Emera.
Проект в его нынешнем виде - прежде всего демонстрация и проверка технологии, поскольку он не является экономически оправданным. Сейчас себестоимость электроэнергии, поставляемой конечному пользователю, раза в четыре выше стандартной цены. Основная часть затрат связана с разработкой специальных инструментов и логистического оборудования для создания и развертывания этих массивных турбин. Но как только стоимость разработки данного оборудования будет амортизирована еще на нескольких турбинах, проект начнет обретать больше смысла с точки зрения окупаемости. К 2020 г. запланировано довести мощность Cape Sharp Tidal до 300 МВт, что позволит обслуживать порядка 75 тыс. клиентов.
Океан станет фермой для роботов-бабочек
Шведская компания Minesto этой весной получила разрешение на сооружение вблизи Уэльса подводной фермы Deep Green. Она будет построена на базе энергетических установок мощностью 10 МВт, а сами генераторы похожи на бабочек, "летающих" в воде.
Генератор энергии нового типа будет развернут в 6,5 км от острова Англси в открытом море. Электростанция будет состоять из подводной платформы, помещенной на глубину около 100 м, швартового буя для удержания троса платформы и, собственно, робота-бабочки. Робот будет плавать внутри постоянного подводного течения со скоростью 1,5-2 м/с по специальной траектории, напоминающей восьмерку. Это, согласно расчетам, обеспечит максимальную эффективность выработки энергии.
"Наш опытный образец станет самым первым шагом на пути развития новой энергетической технологии. В случае успешных испытаний и получения доказательств безвредности технологии для окружающей среды, человечество получит в свое распоряжение еще один вид практически неисчерпаемого источника экологически чистой энергии", - обещает Minesto.
Независимая компания Xodus Group провела оценку возможного воздействия установок Deep Green на окружающую среду и жизнь морских обитателей. Было проанализировано влияние установки на рыболовство, травмоопасность для рыб и других обитателей моря, на морскую навигацию и само течение. Если верить заключению экспертов, работа Deep Green не причинит вреда живым организмам и окружающей среде. Осталось, чтобы роботы-бабочки доказали свою эффективность.
