Энергия волн - Дэвид Росс

Преобразователь мощностью 2 МВт, разработанный в США, представляет собой конструкцию в форме полусферы, диаметром 75 м и высотой 18 м, укрепленную на коралловом атолле ниже уровня океана; на поверхности остаются лишь направляющие лопатки низконапорной турбины, соединенной с генератором. Такая станция обеспечит электроэнергией прибрежный поселок из 800 домов и будет служить берегозащитным сооружением.

Примером обеспечения энергией большого острова, не имеющего никаких обычных энергоисточников, является программа, разработанная для острова Маврикий в Индийском океане. В лагуне, отделенной от океана дамбой, располагаются две электростанции мощностью 18 МВт. Низконапорный гидравлический таран использует энергию волн для закачивания воды в общий водосборник на берегу, откуда вода поступает к низконапорным гидротурбинам. Оптимизированный вариант такого преобразователя бассейного типа, разработанный в Норвегии, имеет систему фокусировки волн, вынесенную в море и завершающуюся воронкообразным каналом, что позволяет заполнить резервуар, поднятый на высоту 100 м над поверхностью моря; из резервуара вода поступает на лопатки турбины.

А какова ситуация с развитием волновой энергетики в Англии — стране, история и традиции которой столь тесно связаны с морем, стране, обладающей всем необходимым для принятия очередного вызова окружающей ее стихии? Об этом читатель может узнать из предлагаемой книги. В ней рассматриваются технические особенности и ход реализации английских проектов преобразователей волновой энергии, но эти и связанные вопросы подчинены общему полемическому строю книги, направленному на ориентацию общественного мнения в поддержку нового направления как противовеса энергетике, использующей уголь, нефть и уран. Возможно, что изложение не везде покажется читателю одинаково интересным, еще более вероятно, что найдутся читатели, которым позиция автора покажется несколько категорической. Однако трудно не увлечься энтузиазмом и пылкостью, с которой отстаивается эта позиция, и верой автора в будущность волновой энергетики. Со страниц книги звучит горячий призыв к активному внедрению альтернативных энергоисточников и доносится гул сражения за новый облик завтрашней энергетики.

Предисловие

Эта книга является результатом обучения, длившегося тридцать месяцев, в течение которых ведущие эксперты с великим терпением вводили меня в совершенно новую область техники. Книга написана прежде всего для читателя, не связанного с техникой и нуждающегося в понимании смысла энергетической революции. То есть для всех, кого интересует облик будущего. Читателю, которому техническая сторона дела покажется трудной, я рекомендую бегло просмотреть главы 2 и 4 и потом вернуться к ним: усвоить их легче после ознакомления с историей открытия энергетических возможностей волн.

Это первая книга об использовании волновой энергии, и, полагаю, впервые, с тех пор как программа научных и инженерных исследований была принята, она представляется во всех деталях для широкой публики. Увлекательная и временами веселая история, в главе 5, о том, что происходило за сценой в министерстве энергетики, представляет гражданское управление с наилучшей стороны и может, я надеюсь, ободрить тех членов руководства, которые считают, что люди, занимающиеся информацией, более полезны, если они освещают технические возможности Уайтхолла, а не одержимо гоняются за секретами. Я особенно обязан д-ру Фредди Кларку, Гордону Гудвину, Роджеру Поупу и Дереку Тодду. Я получил всестороннюю помощь секретаря Руководящего комитета по волновой энергетике Клива Гроув-Палмера, который оказал на меня и на всю программу стимулирующее воздействие. Я благодарен также Лоуренсу Дрэйперу из Института океанографии за технический инструктаж, Яну Гленденнингу из Центрального электроэнергетического управления, Уолтону Ботту из агентства Кроуна, Стефану Солтеру и его сотрудникам из Эдинбургского университета, Гидрологической исследовательской станции, сэру Кристоферу Коккерелю и его коллегам, талантливой группе Национальной инженерной лаборатории. Некоторые из упомянутых в книге специалистов ознакомились с рукописью и сделали полезные замечания.

Я бесконечно благодарен также Тамаре, моей жене, которая в течение двух с половиной лет жила под рев волн, заполняющий не только нашу гостиную, но и спальную комнату, ставшую комнатой волновой энергетики, а также телевизионную комнату, ставшую спальней, и которая выдерживала это стоически, хотя сама она из Швейцарии — одной из немногих стран, ничего не выигрывающих от обсуждаемых в книге идей.

Распределение ролей

Реквизит

Плот.

Сэр Кристофер Коккерель предложил тройку шарнирно связанных понтонов, следующих профилю волны. Когда передний понтон, подобно поплавку, свободно перемещается вверх и вниз, второй качается со сдвигом фазы, а третий — остается относительно неподвижным. Поворачиваясь в шарнирах, понтоны толкают вперед и назад рычаги и двигают поршни гидравлических насосов, которые, перекачивая жидкость, приводят в действие гидравлический мотор. Мотор вращает генератор, вырабатывающий электричество.

Утка.

Стефан Солтер, инженер из Эдинбургского университета, сконструировал связку легко качающихся поплавков удлиненной конической формы, насаженных со стороны утолщенной части один за другим на общий опорный вал. Их называют утками Солтера, потому что подвижная верхушка — «клюв» поплавка — наклоняется вверх-вниз, ныряет на волне, в то время как опорный вал должен поворачиваться, возможно, меньше, чтобы улавливалась значительная часть волновой энергии. Колеблющиеся клювы приводят в движение центробежные насосы, которые в свою очередь дают энергию генератору.

Столб Масуды.

Изобретатель — японский морской офицер, предложивший использовать открытую снизу емкость типа перевернутого бака с отверстиями наверху и с воздушной прослойкой над ватерлинией. Поднимаясь или падая, волна соответственно выталкивает или всасывает воздух внутрь емкости через отверстия. Колебания столба воздуха приводят в движение турбину, соединенную с генератором. Конструкция была усовершенствована и разработана Ист-Килбрайдской национальной инженерной лабораторией вблизи Глазго, где ее назвали осциллирующим водным столбом.

Затвор Рассела.

Это силовая станция, стоящая на морском дне в отличие от других сооружений, которые являются плавучими. Она создана Уоллингфордской гидрологической исследовательской станцией в Оксфордшире, где официально зарегистрирована как Гис-выпрямитель. Следуя директору, Роберту Расселу, я предпочитаю более удобное название — шлюз. Станция похожа на высокую стену из панелей с рядами не открывающихся наружу клапанов, которые принимают приходящие волны, подобно тому, как параллельные шеренги почтовых ящиков принимают письма. Вода проталкивается в приемные отверстия и попадает во внутренний бассейн, поднимая в нем уровень. Единственный вывод из него ведет через турбину в другой бассейн с более низким горизонтом, что весьма похоже на систему, понижающую уровень воды в шлюзовой камере. Вода, стекая вниз, вращает турбину, производящую электричество.

Имеются также проекты устройств, разработанные Викерсовской береговой службой, Белфастским университетом, Ланкастерским университетом, Королевским колледжем и рядом других центров.

Главные роли.

Министерство энергетики, Руководящий комитет по волновой энергетике, Харуэлл, Центральное электроэнергетическое управление, Саутгемптон, Институт океанографии, Вормли, Суррей, Ист-Килбрайтская национальная инженерная лаборатория, Глазго, Уоллингфордская гидрологическая исследовательская Станция, Оксон, агентство Кроуна и другие.

Введение

Во второй половине дня 29 апреля 1976 г. британское правительство объявило о том, что выполнение двухлетней программы исследований по волновой энергетике стоило свыше миллиона фунтов стерлингов. Заявление было сделано заместителем министра энергетики м-ром Алексом Иди, и на пресс-конференции официальные лица приложили все старания, чтобы принизить значимость проекта и игнорировать наши намеки на недостаточное финансирование проекта. Все же через год, 5 апреля 1977 г., сумма была несколько увеличена и составила 2,5 миллиона фунтов. Сообщил об этом снова м-р Иди. Третья «капля в море», как выразился один комментатор, составила 2,9 миллиона фунтов и поступила из фонда альтернативных источников энергии; в это время уже сам м-р Энтони Ведгвуд Бенн сделал заявление в палате общин. Отстаивая ассигнования, он сказал, что «ускорение прогресса сдерживается не уровнем финансирования, а состоянием используемой техники». Что касается исследований в области волновой энергетики, то правительство к этому времени ничего не сделало для пропаганды таких усилий. Существовала сильная тенденция принизить значение направления, которое предлагало, если воспользоваться словами первого отчета, «изменчивое и отчасти непредсказуемое снабжение электричеством». Правительственные чиновники знают, как вылить ушат холодной воды на новую идею, особенно если она бросает вызов установившемуся порядку.