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.

---

Один из технических сотрудников сэра Кристофера, Мишель Урвин, развивает эту идею. «Рабочая жидкость используемая в гидросистемах, подобно тормозной жидкости, много эффективнее воды и поэтому используется в модели. Но в реальной ситуации с полномасштабными генераторами небольшое уменьшение эффективности не будет играть роли. В условиях бурного моря такие менее эффективные системы могут в известном смысле обладать преимуществом».

Сэр Кристофер оставляет открытым вопрос относительно конструктивных особенностей станций. «Мы изучаем, следует ли выносить насосы наверх, — говорит он, — что имеет свои достоинства и недостатки. Следует учесть и условия эксплуатации. Что предпочтительнее: иметь внутреннее помещение вроде машинного отделения на корабле либо вынести насос в надстройку?»

В модели работающие элементы находятся снаружи. Это вынужденная особенность конструкции, поскольку плот слишком мал, чтобы содержать внутреннее «машинное отделение». Весьма вероятно, что, если реальный плот будет иметь закрытое помещение, расположенное частью ниже ватерлинии, условия для эксплуатации и ремонтных работ будут более удобными. Необходимо также иметь вертолеты либо рядом на берегу, либо на палубе плота для эвакуации персонала в случае шторма.

Одна из стоявших ранее проблем кажется сейчас менее неприятной. Это опасение, что в бурном море передний понтон перевернется. Испытания однако показали, что гидравлическая система демпфирует колебания плота, поэтому опрокидывание передних понтонов маловероятно.

Корабль со сломанной кормой. Плот Коккереля в Соленте, масштаб 1/10.

Для плота и других плавучих конструкций основной проблемой является их заякорение. Солентская модель удерживается на месте четырьмя гибкими связями. Здесь якорное раскрепление требует большей эластичности, чем на глубоком море, ибо на глубинах 8-10 м приливная волна, достигая 3 м, относительно велика. В открытом море эта проблема менее серьезна. Пятидесятиметровые канаты прикрепляются к бетонному 136-килограммовому блоку, который колеблется на поверхности моря. Бетонный блок крепится десятиметровой цепью к якорю, весящему 180 кг. Такая система удерживает плот на месте; различие в колебании отдельных его элементов используется для выработки электроэнергии.

М-р Урвин говорит, что первоначально планировалось установить плот в 50 км от берега, где волнение более соответствует такой конструкции. На мелководье, говорит он, высота волн возрастает, а длина их уменьшается. Плот эффективнее всего, когда его длина близка к длине волны. Поэтому инженерам больше нравятся стометровые волны, период которых около 8 с, а высота 10-12 м. На таких волнах эффективность плота достигает 100%, не считая потери 10% на генерацию и передачу электроэнергии.

На более длинных волнах эффективность плота уменьшается, но количество энергии на выходе может сохраняться. В случае, когда волны очень длинные, энергия не вырабатывается, ибо тогда все три понтона представляют собой единый поплавок и приводы в шарнирных сцеплениях неподвижны, но это бывает крайне редко.

Проблема выживания конструкции в открытом море является в данном случае, как и для всех волновых генераторов, главной. М-р Джим Плате, один из старших инженеров проекта, излагает вопрос так: «Среднее море оплачивает счета. Экстремальное море их предъявляет. Если бы нашлось море с невысокой средней интенсивностью волнения и с еще более низким значением экстремальной интенсивности, проект мог бы стать дешевле». Он считает, что если море приносит более 50 кВт/м, основной проблемой становится надежность устройств, ибо в этом случае оказывается затруднительным воспринимать и перерабатывать энергию гигантских волн. В открытом море за Гебридами возможны ситуации, когда средняя суточная мощность составит 1000 кВт, а средняя в минуту — до 10000 кВт. Никто не возьмется за разработку устройств, противостоящих таким гигантским волнам.

Одно из преимуществ плота заключается в том, что он позволяет большим волнам перекатываться через себя — в этом отношении он похож на Кон-Тики, не имевшего надводного борта. Ни одно другое сооружение не обладает такой особенностью, за исключением, в некоторой степени, утки. Полной противоположностью является Гис-выпрямитель, который функционально приспособлен к прибрежным условиям окраинных морей: конструкция стоит на твердом основании и испытывает воздействие волн, деформированных под влиянием пологого морского дна. У таких волн меньшая длина и большая высота. Команда Коккереля сравнивает Гис-выпрямитель с многоэтажным домом, возвышающимся над водой, тогда как линия плотов более напоминает растянутый район разбросанных одноэтажных зданий.

Так может выглядеть плот Коккереля.

По мере изучения проектов становится все очевиднее, что каждому типу устройств отвечает свое местоположение в море. Утка Солтера должна, по-видимому, встречать бурные волны за Гебридами, плот Коккереля может функционировать в средней части моря, Гис-выпрямитель — стоять в прибрежной зоне и воспринимать притихшие, менее продуктивные волны, а осциллирующий столб, размер которого можно варьировать — от небольшой навигационной установки до гигантского сооружения массой 20 000 т, — представит собой конструкцию, приспособленную к различным условиям.

Возможно, не случаен тот факт, что сэр Коккерель оказался первым человеком, получившим электричество от британских волн. В этом инженере есть пиратская жилка. Он первым отправился повидаться с м-ром Гудвином в министерство энергетики — это было «до того, как поднялись цены на нефть, и затея выглядела не жизнеспособной». Но он стал действовать, вложив в дело собственные средства. Сэр Кристофер посетил Британскую ховеркрафтскую корпорацию и там скрепя сердце согласились на постройку лабораторной модели. Затем он заинтересовал некоторых друзей из строительной фирмы «Клиффорд и К°», около Саутгемптона. Столь необычно была основана компания, названная «Волноэнергетика».

Он говорит отрывисто: «Каков фондовый капитал Центрального электроэнергетического управления? 30 000 миллионов фунтов или добавьте к этому еще один нуль. Денег так много, что можно реально двигаться вперед и установить не одну такую штуковину. Мы не ограничиваем покупательную способность на автомобили и телевизоры. Нельзя допустить, чтобы это осталось частной инициативой. Не существует художественной школы, состоящей из одного художника (сэр Кристофер — попечитель Национальной портретной галереи и обеспокоен тем, что не предпринимаются достаточные меры для ограничения развития живописи).

Волновая энергетика имеет особое преимущество: она не требует постоянной стандартизации. Железнодорожная система, например, устанавливает шаблон намертво. Волноэнергетические устройства могут составлять модифицированную последовательность в рамках одной идеи. Поскольку конструкция может совершенствоваться, варианты будут меняться снова и снова. Можно заменить первоначальный вариант, скажем, на конструкцию №7. Это восхитительная черта проекта.

Мы знаем, что процесс производства можно наладить. Вопрос в том, будет ли он надежен? Во сколько обойдется содержание? Ответы предположительны. Устройства не статичны. Они живут в дьявольской среде. Сведения об их надежности недостаточны. Взгляните на современную технику. Конструкторы должны иметь четыре прицельных выстрела, прежде чем получить шанс поразить цель в металле. У них должна быть возможность сделать ошибку. Подумайте о коррозии, истираемости материала, штормах, содержании установок, вспомогательной системе и пр. Мы будем совершать ошибки. Они всегда совершаются. Нужно разрешить прицельный огонь!

Было бы фатальным свести проект к работе одной группы над одним типом конструкции, т.е. рационализировать работы, как выражаются эксперты-бухгалтера. Это было бы неверно. Ни одна приличная идея не родится лишь от одной схемы. Но государственные служащие так наивны. Эти ребята не любят ставить кляксы на своих бумагах. И вообще безопаснее не высовывать нос слишком далеко. Я борюсь не с ними. Положение вещей само по себе порождает определенные следствия, не благоприятные для новых проектов».

Он сделал исключение для Руководящего комитета по волновой энергетике в Харуэлле и его технических консультативных групп.

«В Харуэлле чувствуешь себя как дома. Они хотят, чтобы работа делалась хорошо и обходилась по возможности дешевле. Они побывали в положении антрепризы и знают, что неопределенность стоит денег. Мой опыт с ортодоксальными учреждениями свидетельствует в пользу Харуэлла.

Сегодня в мире еще есть ископаемое топливо — это все равно что в кладовке у м-с Тэтчер достаточно бакалеи, которой она может распоряжаться по своему усмотрению. Когда топливо кончится, будет поздно оправдываться отсутствием ассигнований. Использовать нашу нефть для выработки электроэнергии — ужасно. Мы проматываем богатства страны. Тот, кто живет на свой капитал, — простофиля. И не имеет значения, насколько правильны предсказания относительно отрезка времени, имеющегося в нашем распоряжении. Когда время истечет, мы обанкротимся».