Энергетические установки, преобразующие энергию океана

Наиболее простым и достаточно эффективным является устройство профессора Эдинбургского университета С. Солтера (рисунок 9.2) /9/. Это устройство преобразовывает колебательное движение жидкости во вращательно-колебательное движение поплавка, называемого "уткой".

Рисунок 9.2. Поплавок Солтера

Волны слева от поплавка заставляют его колебаться вокруг заякоренной оси, а цилиндрическая противоположная поверхность препятствует перемещению волны вправо, то есть, прерывает движение волны, отбирая ее энергию. Полезная мощность снимается с оси вращательно-колебательной системы.

Данное устройство пропускает не более 5% энергии волны вправо, то есть, является достаточно эффективным. На рисунке 9.3 показана зависимость к.п.д. устройства Солтера от периода колебаний волны при диаметре 15 метров /9/.

Устройство Солтера работает независимо от направления волны, что позволяет использовать его в открытом океане на глубокой воде. Предлагается нить таких поплавков протяженностью несколько километров установить в районе западнее Гебридских островов (Атлантический океан). Предполагаемая мощность такой станции 100 МВт.

Схема действия приливной энергоустановки приведена на рисунке 9.5 /9/.

Рисунок 9.5. Схема приливной электростанции

Приливные электростанции устанавливаются на входе в бассейн высокого прилива на высоте, несколько меньшей нижнего уровня воды при отливе. Это дает возможность использовать оба направления движения воды (и при приливе, и при отливе). Естественно необходима система реверсирования, подобная представленной на рисунке 9.4, или реверсивная турбина. Принцип действия приливной электростанции /9/ понятен из рисунка 9.5 и не требует дополнительных пояснений.

Приливные электростанции, в отличие от волновых, имеют практическое применение. Этому способствовали более низкие затраты на транспортировку электроэнергии, и высокая регулярность и предсказуемость энергии приливов. Ниже приводятся примеры промышленного производства электроэнергии на основе приливов и океанических волн.

Энергетическая установка "Каймей" (Япония) использует волны высотой до 10 метров. Эта установка смонтирована на барже и имеет 22 воздушные камеры, работающие по принципу рисунка 9.4. Общая мощность установки 1МВт, энергия транспортируется на берег на расстояние 3 км.

В Норвегии эксплуатируется электростанция, использующая природный ландшафт. В ущелье построен конусовидный канал, длиной более 150 метров. Канал входит в бассейн, отделенный от моря плотиной с гидротурбиной двойного действия. Волны, проходя по конусовидному каналу увеличивают высоту с 1 метра до 15 метров, заполняя бассейн, высота которого вше уровня моря на три метра. Электростанция ежегодно производит 2 000 МВт.часов электроэнергии.

В Шотландии на озере Лох-Несс испытана промышленная установка, состоящая из 12 пмевмокамер и 8 турбин. Пнвмокамеры представляют собой мягкие оболочки, заполненные воздухом под давлением, несколько превышающим атмосферное. Волны, перекатываясь через камеры, сдавливают их, перемещая воздух к турбинам низкого давления. Размеры камер превышают 6 метров, и они укреплены на каркасе диаметром 70 метров и высотой 7 метров. Проектная мощность электростанции 1,2 МВт.

В СССР в семидесятых годах на Черном море была испытана модель волнового плота. Волновой плот состоит из секций-поплавков, соединенных между собой шарнирно. Плот крепится на якоре и передает волновое движение насосам, которые прокачивают воду через турбины. Советский опытный волновой плот развивал мощность 150 кВт. В 1978 году Великобританией был испытан промышленный трехсекционный плот, имеющий мощность до 2 МВт.

Из-за своих больших размеров и волнового движения их частей многие океанские электростанции получали экзотические названия, например "Морской дракон", "Лох-Несское чудовище" и т.п.