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.

---

Вместе с тем перед НИЛ стоит серьезная проблема якорного закрепления устройства, и специалисты, имеющие уже большой опыт установки нефтяных платформ в Северном море, ее недооценивают. В отличие от утки и плота, в усовершенствованном водном столбе не требуются элементы, колеблющиеся на волнах. М-р Гривс настаивает на том, что необходима более широкая программа исследований по безопасной установке прототипа. Скоро мы увидим, как функционирует корабль Масуды, и вопрос эффективности всплывет опять. Если, как предполагают, он будет закреплен менее жестко, чем требует установка НИЛ, его эффективность окажется ниже, ибо часть волновой энергии будет растрачиваться на движения самого корабля. Похоже, что корабль Масуды длиной 80 м будет производить не более 20 кВт/м. За Гебридами продуктивность волн 70 кВт/м. В этих условиях эффективность устройства, за которой гоняется НИЛ, обеспечит в итоге огромное его превосходство над проектом Масуды.

Вопрос, отложить ли производство в поисках оптимальной конструкции или вернуться к старому британскому стилю, заимствованному у нас сейчас японцами, т.е. прагматическому подходу, имеет политический характер.

Мне кажется, трудно не понять, что нам бросили вызов в духе наших ранних экспериментов с паровой энергией. Мы производили установки вроде котла Уатта, которые были чудовищно неэффективны по сравнению с последующими моделями. Однако Британия, спотыкаясь, но решительно двигаясь вперед, возглавила 200 лет назад революционный переход от гидроэнергии к энергии пара, совершая ошибки, приносившие позднее выгоду другим странам. И пионерские усилия обеспечили нам ведущее место в промышленной революции.

Было бы печально, если бы мы продолжали сегодня осторожно применять научный подход, видя, как в лучшем британском стиле Япония бросилась вперед.

Глава 10. Насколько надежным может это быть!

Самый серьезный аргумент против волн, как и против других необычных источников энергии, состоит в непостоянстве величины выдаваемой энергии в разное время. «Нельзя ненадежный источник сделать надежным», — как доказывал один специалист. Если бы это было так, то обсуждение касалось бы только таких предметов, которым навсегда уготована лишь вспомогательная роль. Электроспрос все время меняется, и, когда наступает пик требований, сеть должна его удовлетворить. Как известно, она не всегда с этим справляется — напряжение падает и снижается мощность сети. С волновой энергетикой как основой электроснабжения проблема станет еще острее, поскольку, говорят нам, нельзя полагаться на устойчивый режим моря в той же степени, в которой мы полагаемся на устойчивость работы атомных, угольных, газовых и нефтяных силовых станций. Что прикажете делать, когда день неожиданно холодный, а на море штиль? Или еще более определенно: где-то между 8 и 10 часами вечера, когда популярная телевизионная программа прерывается коммерческой рекламой и зрители получают возможность включить свои электрочайники, резко повысив нагрузку сети? Это действительно происходит, и Центральное электроэнергетическое управление может представить соответствующие графики.

Один ответ, уже упоминавшийся, заключается в следующем: если генераторы разместить на разных морях, очень маловероятно, чтобы всюду одновременно отсутствовало волнение, к тому же никто никогда не предлагал закрыть все действующие электростанции и положиться на волны. Но есть еще одно соображение. Если волны должны служить основным источником энергоснабжения, как в прошлом пар, то потребуются средства, позволяющие запастись энергией.

Проблема имеет общий характер с точки зрения энергетики будущего. Она вызвана широким потреблением электричества. Электроэнергетическое управление постоянно занято поисками путей для ее решения. Электричеством, в отличие от угля и газа, нельзя запастись. Чтобы справиться с этой проблемой, изучались различные возможности. Среди них было использование всякого рода батарей, аккумуляция тепла как тепла для силовых источников энергии, превращение воды в водород путем электролиза с последующим использованием в виде топлива для получения электричества и применение сжатого воздуха. Однако сегодня единственный состоятельный метод — создание гидроаккумулирующих электростанций.

Среди экологов такой подход, возможно, вызовет дискуссию, поскольку он наносит ущерб нашим немногочисленным горным вершинам и верхушкам холмов. Какой бы не была предусмотрительность, горы уже не останутся такими же, если на месте озера будет резервуар с электростанцией. Электроэнергетическое управление и Гидроуправление Северной Шотландии совершают чудеса в области охраны среды, но любой прогресс вызовет новые проблемы.

В служебной записке д-ра П.А.А. Бэка из консультативной инженерной группы сэра Александра Джибба приводится 15 мест возможного расположения гидроаккумулирующих систем и отмечаются связанные с этим неприятности. Несомненно, что люди, занимающиеся охраной окружающей среды и враждебно относящиеся к существующим формам производства энергии, окажутся в оппозиции к предлагаемым системам.

Возражения другого рода сводятся к тому, что строительство гидроаккумулирующих электростанций обойдется дорого, что это расточительно. Если отмести все эти возражения, в стране отсутствуют необходимые для этого географические условия — высокогорная незаселенная территория.

Существующих запасных емкостей хватит на пять часов, если энергия потребуется всей стране внезапно. Первые гидроаккумулирующие станции были созданы в Сноудонии и с 1963 г. они дают 360 МВт, станция на озере Лох-Несс — 300 МВт, на Лох-Ауэ — 400 МВт и новая станция в Уэлсе — 1800 МВт. В целом это составляет 2,8 ГВт. Еще одна станция планируется на восточном берегу Лох-Ломонд мощностью 3,2 МВт и, если местная оппозиция будет преодолена, наши потенциальные резервы мощности достигнут 6 ГВт, что представляет внушительную цифру, но все еще недостаточную для того, чтобы волновая энергия превратилась в надежный источник. Это лишь 1/10 максимального уровня зимнего спроса.

Д-р Бэк имел смелость указать места других возможных хранилищ. Отмечая, что новые источники энергии потребуют создания хранилищ, и учитывая ограниченные возможности внутри страны, он обратил внимание исследователей на использование морского побережья. Если рассматривать море в качестве нижнего резервуара, то верхний резервуар может находиться вблизи на берегу; или, наоборот, если рассматривать море как верхний резервуар, в качестве нижнего резервуара можно использовать заброшенные шахты, либо глубокие котлованы, расположенные ниже уровня моря. Такой подход дает решение, приемлемое для всех.

Общая схема состоит в том, что верхний резервуар опустошается между понедельником и пятницей, а в последние дни недели наполняется вновь; в течение шести ночных часов вода насосами подается наверх и создает шестичасовой энергетический запас, используемый на максимуме энергоспроса с 70-процентной эффективностью.

М-р Бэк обсуждает методы «хранения энергии» при обращении к энергоисточникам, отличающимся от использующих ископаемое топливо. Такими источниками он считает энергию солнца, ветра, волн, прилива, геотермальную — и атомную. При обсуждении атомной энергетики ее защитники осторожно умалчивают о том, что с расширением зависимости от нее потребуется развитие резервных водохранилищ с насосными станциями, либо каких-нибудь других систем. Для таких сторонников атомной энергетики окружающая среда имеет невысокий балл в шкале ценностей, тогда как ученые и инженеры, занимающиеся разработкой «доброкачественных» источников энергии, принадлежат именно к числу людей, для которых сохраненная среда — такая же важная часть будущего, как наше генетическое наследие.

Каков выбор? Действительно ли надлежит выбирать между перекапыванием местности для шахт и хранилищ, с одной стороны, и неустойчивым энергоснабжением — с другой? Ответ заключается в создании подземных хранилищ.

Удобнее, как указывает м-р Бэк, рассматривать море верхним резервуаром и заполнять водой подземные емкости вместо того, чтобы накачивать воду наверх. В период низкой загрузки сети воду откачивают из шахт на уровень моря. Затем, в период высокой нагрузки в электросети, она, стекая вниз, совершает полезную работу. Это будет все еще «расточительством», так как, чтобы затолкать воду наверх, энергии потребуется затратить больше, чем выработается при падении воды вниз, на дно шахты. Но при условии, что ископаемое топливо не используется, стоимость не имеет значения.

Д-р Бэк обследовал несколько десятков прибрежных шахт, пригодных для этой цели, и пришел к выводу, что самыми подходящими будут железнорудные шахты в Камбриа. Этого, однако, мало — понадобятся дополнительные подземные емкости, если ученые не найдут других способов хранения энергии. Одна идея такого рода, привлекавшая до сих пор мало внимания, связана с созданием искусственных подземных шахт со спиральной камерой и турбиной на дне. Поверхностные нарушения были бы незначительными — все сооружение было бы скрыто под землей. Это стоило бы денег, как, впрочем, и строительство шахты и атомной станции.