Дэвид Росс - Энергия волн

• Название: Энергия волн
• Автор: Дэвид Росс
• Жанр: Техническая литература

В книге увлекательно рассказывается об актуальной проблеме — получении и использовании энергии морских волн, о том, как зародились исследования в этой области, о первых проектах применения энергии волн, совершенствовании их в ходе технического прогресса.

---

М-р Гленденнинг и его коллеги, не ответственные за этот отчет, изучили проблему со скептицизмом, свойственным ученым, и с осторожностью, которая всегда будет отличать деятельность людей, обязанных обеспечивать снабжение по приемлемой цене. Основная заслуга управления состоит в том, что оно постоянно настаивало на необходимости рассматривать стоимость любого вида энергии. Увлекающиеся люди, как известно, склонны подчеркивать необходимость получения энергии, чего бы она не стоила, когда с ископаемым топливом будет покончено.

Управление появилось на сцене своевременно. В первом большом докладе, составленном группой из восьми ученых и инженеров в 1975 г., делался вывод, что нет никакого нового источника энергии, «который выглядел бы экономически привлекательным в настоящее время». И осторожно добавлялось: «Любой из источников энергии (солнечной, ветровой, волновой, приливной и геотермальной) может в определенных обстоятельствах служить альтернативным, и выбор одного не представляется очевидным». Но уже в апреле 1976 г. министерство энергетики опубликовало заключение, что «энергия океанских волн по самой своей сущности привлекательнее других видов», и примерно уже тогда м-р Гленденнинг разделял эту мысль.

М-р Гленденнинг представляет собой тип человека деятельного, гибкого и реалистичного, который не преминет первым воскликнуть, что король — голый. Он быстро соображает и в любом споре, бросая вызов, устраивает чехарду, прыгая, так сказать, через голову оппонента, прежде чем тот успеет ухватить предшествующий аргумент. Машину он водит быстро и уверенно — в этом, как и в других его ярких проявлениях, выражается стиль настоящего мужчины. Он способен сказать то, что другие не решатся, и доказал это.

В исследовании, посвященном морской энергетике, опубликованном в «Химии и индустрии» 16 июля 1977 г., он говорит: «Если мощь волн использовать рационально, реализация их потенциальных возможностей у западного побережья Объединенного королевства превысит уровень электроэнергии, вырабатываемой в настоящее время». И далее в той же статье: «На побережье диссипирует около 120 ГВт волновой энергии, что пятикратно превышает запрос Электроэнергетического управления». Наконец, на Международной океанологической конференции в Брайтоне в марте 1978 г. м-р Гленденнинг повторил свое заявление перед выдающимися специалистами, сославшись на энергетический «потенциал» 120 ГВт, и добавил: «Во всяком случае, мы можем быть уверены, что система протяженностью 20-30 км окажется „эквивалентом электростанции мощностью 1500 МВт”». Такое утверждение означало переворот во взглядах.

Рассмотрим его подробнее. «Гигаватт» — словцо из тех, от которых у людей лезут глаза на лоб. Один гигаватт состоит из 1000 мегаватт или 1000 000 киловатт, т.е. обеспечивает миллион однополосных электроплит. А 120 ГВт — 120 миллионов таких плит. Электроэнергетическое управление располагает в настоящее время общей мощностью 60 ГВт, а наши средние запросы ниже 30 ГВт. Таким образом, мощность волн примерно пятикратно превышает наши средние нужды.

Здесь обыватель испытает искушение поразмыслить, как воспользоваться обретенным богатством. Кому в самом деле нужна пятикратная норма электроэнергии? В наших рассуждениях уместна осторожность. Об этом говорили мне несколько человек, включая и м-ра Гленденнинга, и я не хочу пренебрегать их предостережением.

Воспользуемся прежде всего разъяснением м-ра Клива Гроув-Палмера, ответственного секретаря Руководящего комитета по волновой энергетике, который попечительствует над всем проектом из штаб-квартиры в Харуэлле. Он интерпретирует дело следующим образом. «Уменьшим ваши 120 ГВт вдвое с учетом полезной отдачи и еще вдвое — за счет потерь при передаче энергии. Пусть средняя мощность составит 50 кВт/м, тогда сооружения протяженностью 1000 км дадут только 12 ГВт». Только. Даже при такой весьма осторожной оценке мы в состоянии удовлетворить приблизительно половину электроэнергетических потребностей, не прибегая к ископаемому топливу. Если это не переворот, то что это? Учтите также исключительный пессимизм м-ра Алекса Иди, заместителя министра энергетики, утверждающего, что к 2000 г. доля мощности сети на выходе, приходящаяся на новые источники энергии, составит лишь 3%. Заметим наконец, что есть специалисты, полагающие, что потери на каждой стадии получения и передачи энергии составят не половину, а всего 10%.

Обратимся к собственным оговоркам м-ра Гленденнинга. Он подчеркивает, что его 120 ГВт относятся к западному побережью Англии и Ирландии; на отдельных участках побережье севернее Гебридских островов может оказаться недоступным для экономической эксплуатации, а передача энергии — затруднительной, если не невозможной. Однако в статье, опубликованной в марте 1978 г., он предлагает расширить операцию, разместив оборудование на северо-восточных берегах Англии, ближе к индустриальным центрам, нуждающимся в энергии. Он утверждает, что мощность на входе, равная 50 кВт/м, является осредненной величиной, считая, что в пике она может достигать 150-200 кВт/м «в силу случайной природы волнения[21]». При коэффициенте использования энергии около 60-70% выходная мощность составит 30-35 кВт/м. Сохраняя 80% энергии после трансформации и 90% после передачи, получим среднюю мощность, доставленную на берег, — 24-30 кВт/м. Это согласуется с мнением м-ра Гроув-Палмера, допускавшего, что на выходе сохраняется 25% энергии. Оценка не должна вводить в заблуждение: при благоприятных условиях коэффициент использования может возрасти до 60% или же составить всего 1-2%, когда устройства не смогут принимать энергию — при слишком сильном волнении или отсутствии его. М-р Гленденнинг считает, что линия приема энергии протяженностью 1500 км может дать 36-45 ГВт. Это не особенно отличается от более осторожной оценки м-ра Гроув-Палмера, учитывающей тысячекилометровый базис, если принять во внимание возможность максимального приема мощности на входе 150-200 кВт/м по Гленденнингу. Он также считает, что полезная мощность составит 25% энергии, поступившей на волновые генераторы. Он обратил мое внимание на то, что если уровень поступающей волновой энергии в прибрежном районе моря окажется приемлемым, — а на станции «Индия» этот уровень выше, — то можно будет уменьшить размеры и стоимость систем, устанавливаемых мористее. М-р Гленденнинг добавил: «За последние четыре года я усвоил, что волновая энергетика полна сюрпризов; со многими из них мы уже столкнулись и, я буду не я, если впереди нас не ожидает еще большее число неожиданностей».

Я остановился на оговорках, чтобы не создавалось впечатление, будто разрешение энергетического кризиса только и ожидает, чтобы министр проснулся; если бы дело было за этим! Но есть, однако, задачи, которые решаются, на мой взгляд, слишком медленно, без ощущения безотлагательности, продиктованной ситуацией, когда мы — по словам Коккереля — проматываем собственный капитал.

С другой стороны, для равновесия позвольте мне упомянуть об одном аспекте проблемы, кажущемся не актуальным, но приобретающем все большее значение. Каковы соображения, относящиеся к установке линии сооружений за «фронтальной» чертой моря? Предположим, что линия установки генераторов перенесена из Атлантики в море, которое на некотором участке спокойно. Тогда прием энергии должен производиться на позиции, удаленной в сторону океана, и расстояние от берега до нее должно быть около 160 км, чтобы ветер генерировал волнение, достаточное для самоокупаемости новой линии устройств. Вместе с тем рассмотрим идею размещения генераторов вдвое меньшей мощности в более спокойном море, на расстоянии 80 км от первой линии. Сейчас у нас недостаточно данных, чтобы надежно судить о степени рентабельности проектов. Сооружение может быть дешевле и производить меньше энергии, но зато ее производство и работы по установке сооружения в море окажутся проще. Таким образом, можно представить себе два эшелона сооружений, мощность одного составит 12-45 ГВт, а второй, облегченный и более дешевый, будет менее производительным. Управлению предстоит выработать то, что могло бы рассматриваться в привычных терминах как оптимальная стратегия при выборе между высокой производительностью и допустимым риском.

Распределение плотности волновой энергии.

Существует тенденция отдавать предпочтение сооружениям уменьшенного типа перед теми, которые сегодня именуют полногабаритными; если разместить такие сооружения не за Внешними Гебридами, а в сравнительно спокойных водах, они дадут меньше, зато создание и обслуживание их обойдутся дешевле.

Медаль имеет две стороны, и можно либо удовлетвориться менее радужной перспективой, либо, — присоединив к основной производящей станции последовательность других, различных по размерам, возможностям и принципам, — расширить функциональную гибкость источника.