ENGДо последнего времени о волновых электростанциях было известно очень мало, речь шла только о пилотных проектах. Разговоры о возможном коммерческом использовании появились только в 2018–2019 годах. Возможно, что этот вид электростанций поможет малым островным государствам отказаться от использования привозного дизельного топлива и снизить тем самым риск их затопления океаном в результате потепления климата.
История
История использования волновой энергии, как ни странно, давняя. В 1799 году Пьер-Симон Жирар запатентовал первую в мире концепцию волновой мельницы, но первые крупномасштабные прототипы появились лишь двести лет спустя. Первая в истории коммерческая волновая энергетическая система была установлена в шотландском Айле в 2000 году. Она имела мощность 500 кВт и была подключена к национальной энергосистеме. Однако из-за экономической нецелесообразности электростанцию закрыли в 2018 году. Сейчас уже существуют функционирующие волновые электростанции на Гавайях (США), в Швеции, Испании, Израиле и Греции. Тем не менее большинство проектов все еще находится на экспериментальной стадии, и справедливо сказать, что с точки зрения коммерческого использования волновая энергетика все еще в зачаточном состоянии по сравнению с ветроэнергетикой, солнечной энергетикой и другими возобновляемыми источниками энергии. Сегодня мощность, получаемая за счет использования энергии, производимой волнами на море, по-прежнему минимальна, а общая мощность действующих электростанций составляет менее 15 МВт.
Потенциал
Энергия волн имеет большой потенциал в производстве энергии, но из-за агрессивной среды моря у нее меньшая распространенность в использовании по сравнению с другими формами возобновляемой энергии, такими как ветер и солнечная энергия. Инвесторов отпугивают значительные затраты и проблема ущерба от волн. Несмотря на это, в отрасли по-прежнему наблюдается ряд инноваций и характерных тенденций. По прогнозам, в период с 2017 по 2023 год совокупный годовой темп роста рынка энергии wave power составит 10,2%. Традиционно рынок базировался в Европе, но сейчас такие страны, как Австралия, Китай и США, начинают осваивать свои океанические ресурсы. Островные государства в Карибском бассейне и в других местах также стали использовать энергию волн для замены углеводородного топлива, которое своими выбросами медленно, но верно приближает ряд островов к исчезновению под водой из-за глобального потепления. Области Земного шара с самым высоким потенциалом энергии волн — это Северная Атлантика, северная часть Тихого океана и Южный океан.
Борьба с коммерческой нецелесообразностью
«Во многих местах по всему миру это скорее дополнительный ресурс, а не конкурентный ресурс, и это связано с тем временем суток и сезоном, когда волны имеют тенденцию к пику по сравнению с солнечной энергией», — говорит Балакришнан Наир, президент и главный технический директор Oscilla Power, энергетической компании, строящей волновую электростанцию на Гавайях, США.
По его словам, если взять конкретный пример побережья Оаху, где строится станция, в этом регионе волны становятся более интенсивными зимой, когда убывает солнечный свет, при этом волны являются более предсказуемым явлением, чем солнце и ветер. Технология также может быть особенно полезна для отдаленных островов, которые в настоящее время полагаются на дорогие импортные источники энергии, такие как дизельное топливо, и которые либо не имеют места для крупномасштабных солнечных или ветровых электростанций, либо хотят дополнить другие возобновляемые источники энергии. В Океании, которая больше всего может пострадать от изменения климата, но при этом использует преимущественно экологически опасную дизельную энергетику, это очень актуально ввиду дефицита пространства на атоллах, в то время как с их внешней, «океанической» стороны можно строить такие электростанции.
В последнее время среди стартапов в области волновой энергии получили распространение адаптивные поплавки, которые при более сильных волнах двигаются вперед-назад, а при более слабых — из стороны в сторону.
«Чистый эффект всего этого заключается в том, что он приводит к очень высокому захвату энергии, что устраняет одну из основных слабостей волновых энергетических устройств», — говорит Наир.
Ранее экономическая нецелесообразность решения обосновывалась его противниками, в частности тем, что существовавшие проекты могут захватывать энергию только от одного типа волны и неэффективны в остальное время.
Таким образом, остается один недостаток: дороговизна монтажа таких систем и дороговизна эксплуатации в агрессивной среде. Инженерам приходится проектировать системы, способные выдерживать агрессивное воздействие морской воды и интенсивность волн; проведение испытаний и монтаж требует плавсредств и больших затрат, чем работа на суше. Поэтому коммерческого распространения технология пока не получила, и первые проекты коммерческого использования рассчитаны только на малые островные государства, которые зависят от дизельного топлива, закупаемого извне, а электроэнергии тратят мало.
Тренды 2019 года
«Пингвин»
Одна из ключевых проблем, с которой сталкивается тот, кто намерен получить электроэнергию из морских волн, —борьба с ущербом, который океан может нанести оборудованию электростанции. Среди стартапов, ставящих своей целью снижение ущерба, можно отметить устройство финской компании Wello Oy «Пингвин». Оно свободно закрепляется на морском дне на глубине 50 метров, на 2 метра выходя над поверхностью воды, имеет асимметричный корпус, который качается и поднимается с каждой волной, приводя в действие генератор. Устройство весит 1600 тонн и имеет длину 30 метров. По утверждению разработчиков, «Пингвин» надежно защищен от разрушения волнами.
«Волновой дракон»
Устройство «Волновой дракон» разработано изобретателем Эриком Фриисом-Мадсеном. Оно выполнено в виде изогнутого пандуса, на который набегают волны. За рампой находится резервуар, который собирает воду, из нее же извлекается энергия за счет того, что вода стекает из резервуара обратно в море через гидротурбины. Количество вырабатываемой энергии больше, чем в обычных конструкциях, благодаря длинным отражающим крыльям по обе стороны резервуара, которые направляют воду в рампу.
Микросети
Микросети уже оказали значительное влияние на развитие возобновляемых источников энергии на суше, поэтому неудивительно, что они рассматриваются в качестве потенциальной рабочей технологии для использования энергии волн. В частности, в волновом генераторе их использует австралийская компания Carnegie Clean Energy. В настоящее время она работает с австралийским Министерством обороны над подобным проектом у побережья острова Гарден, Западная Австралия. Компания также сотрудничает с правительством Маврикия, разрабатывая для него аналогичный проект.
Сочетание с другими возобновляемыми источниками энергии
Энергия волн имеет потенциал для работы с другими возобновляемыми формами энергии. В частности, проект Garden Island, разрабатываемый уже упоминавшейся компанией Carnegie Clean Energy, будет включать в себя солнечную ферму и систему хранения аккумуляторных батарей. Шотландская компания DP Power имеет аналогичный волновой проект, который будет сочетаться с ветроэнергетикой. В настоящее время он представляет собой плавучую электростанцию, которая имеет патент на технологию ветроволновой платформы P80. Эта платформа объединяет 8 МВт ветровой энергии с 3,6 МВт волновой мощности, с потенциалом расширения в общей сложности до 47 МВт. Компания ставит цель запустить генерацию электроэнергии на этом проекте в 2021–2022 годах.
Автор: Роман Мамчиц
