Волновая электростанция
Волновая электростанция (ВЭС) — электростанция, расположенная в водной среде, целью которой является получение электроэнергии из кинетической энергии волн.

Энергетический потенциал волн оценивается в более, чем 2 тераватта[1].
История
- 1799 год — первая заявка на патент волновой мельницы. Заявка подана в Париже, Франция.[2]
- 1880—1900 гг. — многочисленные попытки использовать энергию волн для получения электричества.[3]
- 1973 год — увеличение интереса к волновой энергии после нефтяного кризиса.
- 1985 — в Норвегии введены в действие и подключены к энергосистеме две первые в мире опытно-промышленные волновые электростанци.
- 2008 год — в Португалии вошла в коммерческую эксплуатацию первая волновая электростанция.[4][5]
Конструкция
Основная задача получения электроэнергии из морских волн — преобразование движения вверх-вниз во вращательное, для передачи непосредственно на вал электрогенератора с минимальным количеством промежуточных преобразований, при этом желательно, чтобы большая часть оборудования находилась на суше для простоты обслуживания.
- Поплавковые — производят энергию благодаря движению плавающего поплавка при поднятии его волной.
- Турбинные — благодаря вращению турбины, приводимой в действие воздухом, вытесняется волной из специальной камеры.
- Гидравлические — благодаря движению гидравлических поршней в конвертерах.
- Oscillating water column (Колонна колеблющейся воды)
Преимущества и недостатки волновой энергетики
Существует проблема, связанная с тем, что при создании волновых электростанций штормовые волны гнут и сминают даже стальные лопасти водяных турбин. Поэтому приходится применять методы искусственного снижения мощности, отбираемой от волн.
Преимущества:
- Волновые электростанции могут выполнять роль волногасителей, защищая порты, гавани и берега от разрушения.
- Маломощные волновые электрогенераторы некоторых типов могут устанавливаться на стенках причалов, опорах мостов, уменьшая воздействие волн на них.
- Поскольку удельная мощность волнения на 1-2 порядка превышает удельную мощность ветра, волновая энергетика может оказаться более выгодной, чем ветровая.
Недостатки:
- С точки зрения социально-экономических проблем, волновая энергетика (а точнее некоторые типы генераторов) может привести к вытеснению рыбаков из продуктивных рыбопромышленных районов и может представлять опасность для безопасного плавания.[6]
Эксплуатирующиеся и строящиеся ВЭС

«Ocean 160»
Первая волновая электростанция
Первая волновая электростанция Aguçadoura Wave Farm была официально открыта португальским министром экономики 23 сентября 2008 года. Расположена в районе Агусадора (Португалия), севернее Порту, на расстоянии 5 километров от берега[5][4][7]. Мощность данной электростанции составляет 2,25 МВт, этого хватает для обеспечения электроэнергией примерно 1600 домов[4].
Проект электростанции принадлежит шотландской компании Pelamis Wave Power, которая в 2005 году заключила контракт с португальской энергетической компанией Enersis на строительство волновой электростанции в Португалии[8], стоимость контракта составила 8 миллионов евро[8]. Первоначально предполагалось, что станция войдёт в эксплуатацию в 2006 году[8], но развёртывание электростанции произошло на 2 года позже планируемого срока[4].
В дальнейшем планировалось добавить к трём существующем конвертерам ещё 25, что увеличит мощность электростанции с 2,25 до 21 МВт[4][9], такой мощности хватит для обеспечения электроэнергией 15 тыс. домов и снизит выбросы углекислого газа на 60 тыс. тонн в год.[4]
Через два месяца на электростанции возникли неполадки, в результате она была демонтирована[10].
- Устройство и принцип действия
Электростанция состоит из трёх устройств[4] под названием Pelamis P-750. Это большие плавающие объекты змеевидного типа, размер каждого[8]:
- длина 120 метров
- диаметр 3,5 метра
- вес 750 тонн
- Мощность одного такого конвертера составляет 750 КВт[11][12]; удельные характеристики: мощность 1 кВт/тонну и 650 Вт на м³ конструкции.
Pelamis P-750 состоит из секций, между секциями закреплены гидравлические поршни. Внутри каждой секции также есть гидравлические двигатели и электрогенераторы. Под воздействием волн конвертеры качаются на поверхности воды, и это заставляет их изгибаться, за что конструкции стали называть «морскими змеями» («sea-snake»)[13]. Движение этих соединений приводит в работу гидравлические поршни, которые, в свою очередь, приводят в движение масло. Масло проходит через гидравлические двигатели. Эти гидравлические двигатели приводят в движение электрические генераторы, которые производят электроэнергию[8][11].
В электричество превращается примерно 1 % энергии волнения.
прочие
- В 2009 году на Оркнейских островах (архипелаг на северо-востоке от Шотландии) была введена в эксплуатацию волновая электростанция.[14]
- ВЭС Mutriku Breakwater Wave Plant в Басконии, Испания, на берегу Бискайского залива; введена в строй в июле 2011 г. (бетонный мол с преобразовтелями типа поршень в цилиндре — воздушный винт, Oscillating water column).
- волновой генератор Oyster, крупнейший в мире волновой электрогенератор, в Великобритании
- В Великобритании, на южной оконечности острова, строится волновая электростанция Wave Hub мощностью в 20 МВт[15]; проект заморожен (отменён?) в 2018 г.
Российские разработки
На территории Москвы может быть начато строительства производственного научно-исследовательского предприятия, которое будет разрабатывать модуль поплавковой волновой электростанции. Инвестор планирует строительство опытно-промышленного предприятия, включающего в себя производственную научно-исследовательскую лабораторию.[16]
Учёные УрФУ разработали мобильную волновую электростанцию[17]. В 2014 г. её испытания начались в бухте Витязь на Морской экспериментальной станции «Мыс Шульца» Тихоокеанского океанологического института им. В. И. Ильчева ДВО РАН, расположенной на полуострове Гамова (Приморье)[18].
Еще одна российская разработка волновой электростанции презентована в апреле 2013 года. Это поплавок-капсула, находящаяся в открытом море, которая при качании на волне производит электрическую энергию. Компании «Ocean RusEnergy» из Екатеринбурга удалось достичь уникальных результатов в удельных характеристиках — свыше 4 кВт на одну тонну веса волнового генератора[19]. 4 декабря 2014 г. компания получила ежегодную бизнес-премию «Стартап года» как лучший бизнес-проект Свердловской области.
Производители оборудования для волновых и приливных электростанций
См. также
Литература
- Bray, James. Wind and Ocean Power Generators : [англ.] / James Bray, Ruben Fair, K. Haran // IEEE Transactions on Applied Superconductivity : J. — 2014. — Vol. 24, no. 3 (June). — P. 1–7. — ISSN 1051-8223. — doi:10.1109/TASC.2013.2282698.
- Алексашина, Виктория Васильевна. Перспективы развития мировой энергетики и проблемы сохранения экологического равновесия в биосфере : Часть II. Альтернативная энергетика // Akademia. Архитектура и градостроительство : журн. — М. : Российская академия архитектуры и строительных наук, 2013. — № 3. — С. 60–71. — ISSN 2077-9038.
- Thorpe, T. W. An Overview of Wave Energy Technologies : Status, Performance and Costs : [арх. 7 октября 2009] // Wave Power : Moving Towards Commercial Viability : [англ.] / PEP (Professional Engineering Publishers). — Wiley, 2000. — May. — 118 p. — ISBN 978-1-860-58305-6.
Примечания
- Thorpe, 2000.
- Business: Waking Up to Wave Power Архивная копия от 20 января 2011 на Wayback Machine // "Тайм"
- Wave and Tidal Energy Experiments in San Francisco and Santa Cruz
- Первая в мире коммерческая волновая электростанция открыта в Португалии // Мембрана, 24 октября 2008
- Pelamis Wave Power // "Гардиан", 18 сентября 2008
- Стивен Хакетт. "Экономические и социальные соображения о волновой энергии" // Энергетическая комиссия Калифорнии, ноябрь 2008
- Making waves: UK firm harnesses power of the sea … in Portugal
- Качающиеся змеи дадут Португалии энергию волн // 24 мая 2005 года
- Babcock, EDP and Efacec to Collaborate on Wave Energy Projects // «Bloomberg», 23 сентября 2008
- Самые мощные проекты возобновляемой энергетики 2012. Самая мощная волновая электростанция (2.25 МВт) . ekopower.ru - Экоблог.
- Wave power delivers electricity to grid Статья из газеты «Гардиан». Написана 24 Августа 2004 года
- Q&A: Wave power // «Гардиан», 29 апреля 2008
- Качающиеся змеи дадут Португалии энергию волн
- На Оркнейских островах заработал крупнейший в мире волновой генератор Архивная копия от 25 апреля 2011 на Wayback Machine // Мембрана, 27 ноября 2009
- Британия строит крупнейшую волновую электростанцию Архивная копия от 25 апреля 2011 на Wayback Machine // Мембрана, 16 июля 2009
- В «новой Москве» может появиться предприятие, которое будет разрабатывать модуль волновой электростанции . moscowbig.ru. Дата обращения: 22 июля 2016.
- Поможет энергия океана. ученые вуза создают мобильную электростанцию . УрФУ (13 сентября 2017).
- Первая в России экспериментальная волновая электростанция появились в Приморском крае РФ . Neftegas.RU (6 ноября 2014).
- Russian Company Develops Mobile Wave Energy Generator // offshorewind.biz
- marineturbines.com - Marine Current Turbine
- Ocean Power Delivery Ltd
- Ocean RusEnergy - производитель российских волновых генераторов
- Wavegen
- Ocean Power Technologies
- AquaEnergy Group, Ltd