Гігават з океану. Як "зелену" енергетику скоро посуне "блакитна"

Під поновлюваними джерелами енергії найчастіше розуміють сонячну енергію, енергію вітру, енергію річок, але рідко - енергію океанських течій і припливів. Причина в тому, що океанська енергетика поки ще проходить початковий етап становлення і не може похвалитися великими потужностями. Але за останні пару років дослідники в цій області здійснили кілька технологічних проривів.

За оцінками Ocean Energy Systems, до 2050 р. з допомогою подібних технологій можна буде виробляти 300 ГВт - це стільки ж, скільки б виробляли 250 ядерних реакторів. А UK Carbon Trust прогнозує, що до того часу вже виникне світовий ринок приливної енергії вартістю 126 млрд фунтів стерлінгів.

Японці приборкують підводні течії

У Японії протестували пристрій, який генерує електроенергію з океанічних течій. Про це 19 серпня повідомив японський телеканал NHK World. Він розповів, що компанія IHI та Організація з розробки нових енергетичних та промислових технологій (NEDO) провели випробування установки з вироблення енергії з океанічних течій на південно-заході префектури Кагошіма. Турбіна експериментального генератора була встановлена на рівні 20-50 м під поверхнею води. Генератор розвинув потужність виробництва електроенергії до 30 кВт. Звичайно, це небагато, але головне - винахід працює.

Це перший у світі експеримент, коли пристрій генерує енергію з використанням океанічних течій. Течії у Кагошимы постійні по силі та напрямку. Вчені вважають, що такий метод генерації електрики може бути більш стабільним, ніж сонячна енергетика. IHI і NEDO сподіваються впровадити цю технологію в промислове використання до 2020 р.

У США отримують енергію з хвиль

Дослідники з Технологічного інституту Джорджії розробили пристрій, що перетворює в електрику енергію хвиль океану дуже широкого діапазону частот. Опис їх винаходу опублікував журнал ACS Nano.

Як зазначає сайт Phys.org, енергія хвиль океану - сама слаборозвинена галузь чистої енергетики. Хоча океан потенційно здатний забезпечити енергією весь світ, поки що не існує економічно вигідного способу її добування. Основна проблема в тому, що океанські хвилі непостійні і коливаються з низькою частотою, тоді як більшість генеруючих пристроїв найкраще працюють з постійною амплітудою і високою частотою.

Пристрій, який винайшли Чжунлинь Ван і його команда, що складається з двох генераторів. Один - традиційний електромагнітний, який підходить для хвиль високої частоти. Другий - трибоелектричних наногенератор, експерименти з яким почалися недавно і який призначений для хвиль низької частоти. Слово "трібо" означає "терти, натирати", а трибоелектричних ефект - це та сама електризація тертям, яка стала найпершим способом виробництва електрики, освоєним людьми (він був відомий ще стародавнім єгиптянам).

"При низьких частотах, менше 5 Гц, ефективність трибоелектричного наногенератора набагато вище, ніж електромагнітного", - говорить г-н Ван. Разом два типи генераторів можуть працювати в двох режимах (флуктуационном і ротаційному), поглинаючи енергію хвиль, течії і припливу. Під час демонстраційного показу можливостей системи вчені запалили світлодіодні лампочки, складові напис Blue Energy, при цьому перше слово було підключено до електромагнітного генератора, а друге - до трибоэлектрическому.

Шотландці хочуть стати світовими лідерами

У минулому році в протоці Пентленд-Ферт на північному узбережжі Шотландії почалася перша фаза будівництва найбільшої в світі приливної електростанції MeyGen, підсумкова потужність якої може досягти 398 МВт. Станція забезпечить електрикою 175 тис. домогосподарств. Виробляти електроенергію будуть 269 турбін. Але на стартовому етапі планується встановити всього шість турбін сумарною потужністю 9 МВт.

Першу турбіну заввишки майже 15 м та вагою 18 т компанія Atlantis Resources урочисто запустила 13 вересня. За даними The Guardian, в проекті першої фази будівництва беруть участь найбільший американський інвестиційний банк Morgan Stanley і французька енергетична компанія International Power. Будівництво також фінансується урядом Шотландії, яке в минулому році виділив на проект близько $30 млн.

Це не єдиний приклад активного розвитку приливної енергетики в Шотландії. У тому ж протоці Пентленд-Ферт недалеко від станції MeyGen скоро може з'явитися ще одна приливна електростанція. Її має намір побудувати компанія Scottish Power Renewables. Раніше вона встановила вісім турбін загальною потужністю 10 МВт в районі острова Айлей на західному узбережжі. А компанія Nova Innovation у серпні минулого року встановила два підводні турбіни в протоці Блюмулл-Саунд на півночі Шотландії між двома островами Шетландского архіпелагу.

Відновлювана енергія припливів стала одним з найважливіших напрямів нової енергетики, що розвивається в Шотландії. Шотландські припливи, одні з найпотужніших в Європі, допоможуть розвинути цю багатообіцяючу технологію і скоротити викиди вуглекислого газу. Шотландія планує повністю (на 100%) перейти на відновлювану електроенергію вже у 2030 р. Досягнутий у 2016 р. рівень склав близько 60%.

Найбільш масивний генератор - у канадців

Аналогічні технології використовуються і в Північній Америці на узбережжі Нової Шотландії. Ця провінція на північному сході Канади дійсно нагадує Шотландію і не в останню чергу завдяки високим припливам.

У листопаді минулого року там у затоці Фанді почав роботу перший в Північній Америці приливної електрогенератор. Він займає п'ять поверхів і важить тисячу тонн, його потужність - 2 МВт, що достатньо для живлення 500 будинків. Це лише початкова частина проекту Cape Sharp Tidal компаній OpenHydro і Emera.

Проект в його нинішньому вигляді - передусім демонстрація і перевірка технології, оскільки він не є економічно виправданим. Зараз собівартість електроенергії, що постачається кінцевому користувачеві, рази в чотири вище стандартної ціни. Основна частина витрат пов'язана з розробкою спеціальних інструментів і логістичного обладнання для створення і розгортання цих масивних турбін. Але як тільки вартість розробки даного обладнання буде амортизирована ще на кількох турбінах, проект почне набувати значення з точки зору окупності. До 2020 р. заплановано довести потужність Cape Sharp Tidal до 300 МВт, що дозволить обслуговувати близько 75 тис. клієнтів.

Океан стане фермою для роботів-метеликів

Шведська компанія Minesto цієї весни отримала дозвіл на спорудження поблизу Уельсу підводного ферми Deep Green. Вона буде побудована на базі енергетичних установок потужністю 10 МВт, а самі генератори схожі на метеликів, "літаючих" у воді.

Генератор енергії нового типу буде розгорнуто в 6,5 км від острова Англсі у відкритому морі. Електростанція буде складатися з підводної платформи, розміщеної на глибину близько 100 м, швартового буя для утримання троса платформи і, власне, робота-метелики. Робот буде плавати всередині постійного підводного течії зі швидкістю 1,5-2 м/с за спеціальною траєкторії, що нагадує вісімку. Це, згідно з розрахунками, забезпечить максимальну ефективність вироблення енергії.

"Наш досвідчений зразок стане першим кроком на шляху розвитку нової енергетичної технології. У разі успішних випробувань і отримання доказів нешкідливості технології для навколишнього середовища, людство отримає в своє розпорядження ще один вид практично невичерпного джерела екологічно чистої енергії", - обіцяє Minesto.

Незалежна компанія Xodus Group провела оцінку можливого впливу установок Deep Green на навколишнє середовище і життя морських мешканців. Було проаналізовано вплив установки на рибальство, травмоопасность для риб та інших мешканців моря, на морську навігацію та сама течія. Якщо вірити висновком експертів, робота Deep Green не заподіє шкоди живим організмам і навколишньому середовищу. Залишилося, щоб роботи-метелики довели свою ефективність.