Как энергия волн переправляет морскую воду в горы

Длинный шланг, сходный по диаметру с пожарным, идёт откуда-то с моря в горы, где и заканчивается в совершенно пустой местности. Из шланга постоянно льётся вода и исчезает меж травы и камней. Человек, наблюдающий за шлангом, улыбается: теперь у нас есть энергия. Проведённый в нынешнем месяце опыт открывает дорогу новой разновидности альтернативных электростанций.

На первый взгляд, это уже не раз виденный нами волновой электрогенератор, созданный на основе качающегося вверх-вниз поплавка. Но изюминка новинки в том, что никаких электрических систем (как в этом проекте, к примеру) в поплавке нет. Зато есть простой механический насос, который закачивает морскую воду на большую высоту в прибрежные скалы.

По замыслу Элвина, там можно устроить крупный бассейн, в котором вода будет накапливаться и по мере необходимости выпускаться обратно в море, попутно вращая турбину электростанции, идентичной традиционной ГЭС, но лишённой громоздкой и дорогой дамбы.

Но почему бы не конвертировать энергию волн сразу в ток, как это делается в других волновых станциях?

Тут у морского насоса имеется сразу несколько козырей. Об одном мы уже сказали: в поплавке нет никаких проводов, магнитов, катушек, контактов и герметичных отсеков для оборудования, что делает его гораздо более дешёвым, простым и надёжным, нежели преобразователи-аналоги.

Турбины и электрогенераторы такой волновой станции, расположенные на берегу, — это техника, давно опробованная и отшлифованная на ГЭС, практически серийная. Вот и ещё один плюс изобретению как в плане надёжности, так и стоимости комплекса. К тому же на суше всю эту начинку проще (и дешевле) монтировать, обслуживать и чинить.

О третьем достоинстве Searaser скажем чуть ниже, а пока поближе познакомимся с разработкой британца.

В основе установки — два поплавка, способных двигаться друг относительно друга. Верхний отдан на волю волн, в то время как нижний соединён с дном при помощи цепи и тяжеленного якоря.

Между поплавками находится "насосная станция", а попросту — цилиндр с поршнем двойного действия (он качает воду при движении как вниз, так и вверх), плюс — клапаны и выходные трубы. Поршень смазывается самой водой, так что тут нет нужды в масле (способном загрязнять океан).

Наконец, необходимая добавка в конструкцию: автоматическая подстройка высоты положения верхнего поплавка в зависимости от уровня моря, который меняется в прилив и отлив. Выполнена она несложно — это телескопическая труба, раздвигающаяся и складывающаяся под действием всё тех же сил Архимеда и тяжести. К этой "приливной" колонне крепится сам насос с верхним поплавком.

По оценке создателя машины, полномасштабный образец Searaser сможет поднимать морскую воду на высоту до 200 метров, что позволит организовать накопительные бассейны на вершинах прибрежных скал и холмов во многих местах британского побережья.

В течение десятилетия Британия намерена довести долю электричества, полученного из альтернативных источников, до 15% (кстати, Туманный Альбион — один из мировых лидеров в разработке и внедрении приливных и ветровых электростанций), и Смит надеется, что его волновой системе тут также найдётся местечко.

Один полноразмерный поплавок Searaser развивает мощность 0,25 мегаватта, утверждает изобретатель, а это — сотни обеспеченных энергией домов. Но в одном комплексе могут работать десятки и сотни насосов, направляющих поток в единое водохранилище.

Оно может быть спрятано в складках местности, подальше от глаз туристов, бродящих по пляжу.

С другой стороны, его можно оформить как рекреационный центр, окружить деревьями, наполнить рыбками (или даже разводить там рыб "на обед"), в общем — "сделать красиво". Ну а водоводы и турбины с генераторами могут быть скрыты в толще скал.

И тут нам пора обратится к ещё одному преимуществу системы перед прямыми преобразователями энергии волн в ток. Вам описанный комплекс ничего не напоминает?

Правильно, это же ГАЭС — Гидроаккумулирующая электростанция (Pumped-storage hydroelectricity), которая применяется для сглаживания пиков и спадов в энергопотреблении днём и ночью.

Только обычные ГАЭС источниками энергии не являются, они лишь забирают её у тепловых или атомных станций во время ночного минимума (накачивают воду в верхнее водохранилище) и отдают в национальную сеть во время пикового потребления тока (выступая в этот момент как классическая ГЭС).

Searaser имеет преимущества и здесь. Ему не нужно нижнее водохранилище (это само море) или плотина на реке, он является производителем энергии, да ещё и сохраняет функцию регулятора, оперативно реагируя на колебания "спроса и предложения" в электрической сети.

К тому же волны ведь тоже непостоянны. Обычная волновая станция в штиль бесполезна, а в шторм её мощность может быть избыточна. Searaser же сглаживает и этот переменный фактор, поскольку выработка тока в нём напрямую от силы волн не зависит.

Можно предвидеть возражения: ГАЭС строят на реках или вообще — как изолированные гидротехнические системы в глубине суши, а тут — морская вода, куда более агрессивная по отношению к деталям машин, нежели пресная.

На это у Смита есть ответ. Японский.

Называется он Okinawa Seawater Pumped-Storage Project.

Эта необычная ГАЭС, введённая в эксплуатацию в 1999 году, — первая в мире, построенная на берегу моря и работающая, соответственно, на морской воде. Её бассейн расположен приблизительно в 600 метрах от пляжа на высоте примерно 150 метров над уровнем моря.

Специалисты из нескольких японских компаний под покровительством различных национальных министерств и агентств проделали большую работу, чтобы станция на Окинаве работала без проблем. Тут и оригинальная гидроизоляция верхнего бассейна, и новые, стойкие к коррозии сплавы для турбины и прочее в таком роде.

Мощность этой установки составляет 30 мегаватт. Не так уж много по меркам ГЭС, но это — лишь демонстрационный проект для обкатки технологий.

Итак, гипотетический бассейн на прибрежных холмах и морская турбина с генератором, необходимые в дополнение к английскому насосу-поплавку, — давно существуют и опробованы. А значит, можно подумать и о будущем проекта Смита.

Помимо чисто энергетической у него есть и вторая вариация. Элвин полагает, что его станцию можно соединить с опреснительной установкой, получая таким образом не только электричество, но и воду для орошения полей и садов.

Любопытно, что к аналогичной мысли пришли и японские специалисты, рассуждающие о будущем систем, подобных окинавской ГАЭС. Установки такого типа могли бы стать ядром мультифункциональных комплексов, включающих собственно гидроаккумулирующие станции, рыбоводческие фермы, опреснительные системы для ирригации c попутной добычей морской соли и туристические комплексы в одном лице.

При этом японцы пишут, что в идеале насосы такой ГАЭС должны получать ток от альтернативных источников. А в проекте британца как раз такой и есть. Причём — у морской ГАЭС под боком. Это волны.

Интересно, кто первый сведёт все эти наработки воедино?