Море — неисчерпаемый источник энергии, который можно использовать различными способами. Среди них одним из самых перспективных является энергия приливов и отливов. Для улавливания этой энергии используются различные системы: приливные плотины, устройства приливных течений и искусственные лагуны, предназначенные для хранения воды и выработки электроэнергии.

1.  Интересный закон: если течение станет в 2 раза быстрее, энергии будет не в 2, а в 8 раз больше!

2. Предсказуемость. Приливы следуют лунному циклу. Это значит, что можно точно рассчитать, сколько энергии будет получено завтра или через месяц.

3. Идеальные районы для приливных электростанций — узкие проливы и заливы. Например, пролив Кука (Новая Зеландия) и канал Пентланд (Шотландия).

Больше интересной информации про энергию и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм

Каждый житель Камчатки наверняка слышал о Пенжинской губе в Охотском море. Находится она в том месте, где наш полуостров как бы встречается с материком. Это самый отдалённый от Петропавловска район – Пенжинский. Официально такие дали именуются глубинкой, а в простонародье говорят «дыра». Так вот, этот забытый богом район сможет закрыть все «дыры» в камчатском бюджете, да ещё помочь деньгами соседям

Оказывается, в Пенжинской губе можно производить водород в мировых масштабах! А всё из-за того, что во время прилива вода в этой губе поднимается на 9 метров, а иногда и до 13 метров! Площадь акватории Пенжинской губы – 21 000 квадратных километров (сравнима с площадью Крыма). Учёные подсчитали, что через вход в губу каждые сутки перемещается до 500 кубических километров воды!

Для сравнения: река Волга такое количество воды переносит за два года, а река Дон – за 25 лет. Даже самая мощная река мира – Амазонка – способна перенести 500 «кубокилометров» воды лишь за 25 дней.

Как же работает приливная электростанция?

Суть ПЭС в том, что в море устанавливается дамба, в неё монтируются турбины. Во время прилива уровень воды с одной стороны дамбы повышается и гидроагрегат вращается, вырабатывая ток. Во время отлива происходит обратная ситуация – вода вытекает назад и снова вращает турбины.

Предполагаемая мощность ПЭС в Пенжинской губе оценивается в цифру, превышающую 100 ГВт!

Максимальная мощность Пенжинской ПЭС может составить 135 ГВт, что равняется 60% (!) совокупной установленной мощности всех электростанций России на 2012 г.

То есть это примерно как 25 современных атомных станций, или как 5 китайских мега-ГЭС. При этом приливная станция не выбрасывает углекислый газ и вообще не имеет выбросов, имеет возобновляемый или бесконечный источник энергии, безопасна с точки зрения катастроф, т.к. в случае чего – никто не гибнет, ничто не загрязняется, не затапливается; выдает очень низкую стоимость электроэнергии.

Почему до сих пор не построили?

Планы по строительству Пенжинской ПЭС существуют уже свыше 100 лет. Рассматривается два основных проекта: Северный створ (21 ГВт) и Южный створ (87 ГВт). Даже для самого скромного проекта (Северного створа) стоимость строительства оценивается в 60 млрд долл., что всего в 20 раз больше стоимости Крымского моста. Эти миллиарды можно было бы вложить и потом вернуть за счёт продажи электричества, но вот продавать его в «дыре» некому. Но не всё так печально, есть идея – как Пенжинской ПЭС окупить себя. Ведь можно продавать не саму электроэнергию, а водород, созданный с её помощью. На водород сегодня переводится автотехника, это, пожалуй, самый экологически чистый вид топлива. Крайнюю нужду в нём испытывают ближайшие соседи Камчатки – страны АТР. На водороде могут не только ездить автомобили, но и летать самолёты и ракеты, отапливаться дома и работать заводы.

Единственная проблема – добывать водород очень дорого: требуется много электроэнергии. Но если появится Пенжинская ПЭС, то можно построить прямо в губе завод по извлечению водорода из воды, сжижать водород и газовозами поставлять его по всему миру. Так камчатская ПЭС может стать планетарной батарейкой.

Жаль, конечно, что Пенжинская ПЭС пока остаётся проектом, о начале строительства никто речи пока не ведёт, а Камчатка упорно садится на газовую трубу, которую нужно спонсировать из федерального бюджета каждый год.

Статья целиком

Автор: Иван Думов

Ссылка из видео: https://is2006.livejournal.com/134245.html

Действующая энергетическая стратегия России предполагает наращивание экспорта водорода с 0,2 млн тонн в 2024 году до 2 млн тонн уже к 2035 году. Согласно плану, в середине XXI века продажа водорода на внешних рынках должны приносить стране около 100 млрд долларов ежегодно. Это позволит не только сократить зависимость РФ от экспорта не возобновляемых ресурсов, но и обеспечить ее доминирование на рынке новой энергетики.

Альтернативная энергетика, как правило, так или иначе связана с солнцем. И технология преобразования морских волн в электричество не исключение. При чем тут солнце, спросите вы? Нагревая атмосферу, светило заставляет перемещаться колоссальные воздушные массы на большие расстояния. Трение воздуха о поверхность океана инициирует возникновение волн. Таким образом, волна представляет собой своеобразный концентрат солнечной энергии.

Энергоемкость волны зависит от ряда факторов: силы ветра, его продолжительности и ширины воздушного фронта.  По оценке Чанга Мея и других ученых, каждый метр линии прибоя на северо-западном побережье США, на западе Шотландии, южных оконечностях Африки, Австралии и Южной Америки может давать ежегодно от 100 до 200 МВт недорогого экологически чистого электричества. Суммарный потенциал мировой волновой энергетики только в прибрежных зонах — не менее 4 ТВт. Открытое море сулит десятки, если не сотни тераватт. Но чтобы их получить, нужны эффективные технологии преобразования. Сегодня в арсенале ученых имеется несколько многообещающих концепций.

Дыхание моря.

Одна из старейших и наиболее проработанных технологий преобразования энергии волн в электричество — осциллирующая водяная колонна с воздушной турбиной Уэллса.  И в стационарных, и в плавучих установках используется тот же принцип: набегающая волна поднимает уровень воды в полупогруженной камере. Находящийся внутри камеры воздух выталкивается в атмосферу, проходя через лопатки реверсивной воздушной турбины низкого давления Уэллса. На откате волны воздух засасывается через турбину обратно в камеру. При этом направление вращения вала турбины не меняется, а значит, передача крутящего момента на вал генератора происходит непрерывно.

Волновой насос Oyster компании Aquamarine Power. Совершая возвратно-поступательные движения под напором прибоя, как метроном, закачивает под огромным давлением морскую воду через трубопровод на береговую гидроэлектростанцию.

Автор этого оригинального изобретения, профессор Королевского университета Белфаста Алан Артур Уэллс, был фанатично предан идее волновой энергии. Турбина была разработана им более 30 лет назад специально для использования в осциллирующих водяных колоннах для исключения из их конструкции сложных клапанных систем и механизмов изменения шага.

Ее главные особенности и отличия от обычных турбин — симметричное сечение и относительно большой угол атаки лопастей. Из-за этого отношение скорости вращения к скорости воздушного потока у нее очень мало, а коэффициент лобового сопротивления велик. По той же причине турбина Уэллса склонна к спонтанным провалам мощности и характеризуется довольно низким КПД (40−70%). Кроме того, при вращении детище ирландского профессора генерирует низкочастотные шумы, напоминающие звуки гигантского органа. Но все минусы перевешиваются способностью этого воздушного винта всегда вращаться в одном и том же направлении, независимо от того, откуда на него поступает поток — спереди или сзади.

Буй-генератор.

В феврале шотландская инжиниринговая компания Ocean Power Technologies (OPT) продемонстрировала свою новую разработку PowerBuoy PB150 — гигантский 42-метровый буй, способный превращать вертикальные колебания в электричество, покачиваясь на волнах на 11-метровом поплавке. Мощность такого буя — 150 кВт. Морская качка заставляет поплавок, закрепленный на подвижном штоке, перемещаться по вертикальной оси. Погруженная часть буя фиксируется на дне при помощи якорной системы. Шток — подвижная часть линейного генератора, который, проходя через обмотку статора, вырабатывает ток.

PowerBuoy оснащается комплексом датчиков, позволяющих в режиме реального времени адаптировать ход штока к силе, высоте и частоте набегающей волны, сохраняя оптимальный режим работы генератора. В периоды экстремального волнения установка не повреждается, так как шток поплавка блокируется электроникой.

Для установки буя на место не требуются специальные суда — обычные буксиры справятся с этой операцией без всяких проблем. Несколько буев, связанных общей якорной системой и силовым контуром, формируют волновую ферму. Через подстанцию, расположенную на дне, электричество может передаваться либо на береговые сети, либо на плавучие нефтяные платформы. Как и положено всем морским сооружениям, надводная часть PowerBuoy PB150 оснащается мачтой с навигационными огнями и радиолокационным отражателем.

По словам вице-президента OPT Чарльза Данливи, волновые фермы на основе PowerBuoy PB150 гораздо компактнее ветровых аналогов — станция мощностью 10 МВт займет всего 0,125 км² поверхности моря. Техническая простота и неубиваемость таких преобразователей позволяет создавать электростанции морского базирования мощностью до 100 МВт и более.

Уверенность команды OPT в успехе PowerBuoy PB150 основана не на голом энтузиазме. Еще в 2009 году первый 40-киловаттный генерирующий буй PB40 по заказу ВМФ США был притоплен на рейде Оаху, Гавайи. Малыш был успешно подключен к наземной сети и за все время эксплуатации не доставил хлопот разработчикам. Наблюдение за окружающей средой в районе буя показали, что установка экологически нейтральна и безопасна.

Преобразование кинетической энергии волн в электричество происходит за счет качания отдельных модулей относительно друг друга на специальных герметичных шарнирах. Шарниры приводят в движение поршни гидравлических насосов. В гидравлических аккумуляторах вода сжимается до рабочего давления и поступает на турбину гидромотора, который, в свою очередь, раскручивает генератор.

Морской змей.

Рассказы средневековых мореходов о гигантских морских чудовищах вызывают у нас снисходительную улыбку. Но в XXI веке встречи с гигантскими морскими змеями могут стать вполне обыденными. Целые косяки таких монстров вскоре могут появиться у берегов Шотландии и в Северном море. Несмотря на устрашающий внешний вид, они совершенно безвредны. Более того, пожирая волны, чудовища будут снабжать электричеством прибрежные города.

Волновой преобразователь Pelamis — это полупогруженная в воду модульная система из четырех 45-метровых герметичных цилиндрических секций, соединенных шарнирами. Более половины массы «змея» занимает балластная вода. Качание секций диаметром по 4,5 м на волнах приводит в движение поршни гидравлических насосов, которые нагнетают рабочую жидкость через компенсирующие аккумуляторы на гидравлические моторы. Моторы вращают электрические генераторы, производя энергию. Секции связаны между собой динамическим силовым кабелем, проходящим внутри шарниров. Напряжение от хвостовой секции 180-метрового туловища «змея» поступает по кабелю на трансформатор, расположенный на дне моря. А оттуда — на наземные сети. Из нескольких 750-киловаттных Pelamis, прикрепленных к дну моря, можно выстраивать большие энергофермы. Плотность группировки весьма высока — для фиксации преобразователей суммарной мощностью 30 МВт требуется не более 1 км² морского дна.

Гигантский 42-метровый буй компании Ocean Power Technologies преобразует энергию волн в электричество посредством линейного генератора, установленного на подвижном штоке поплавка. PowerBuoy 150 оснащается комплексом датчиков, позволяющих в режиме реального времени адаптировать ход штока к силе, высоте и частоте набегающей волны, сохраняя оптимальный режим работы генератора.

Но у стального Pelamis вскоре может появиться опасный конкурент. Это Anaconda, «выращенная» компанией Checkmate Sea Energy. 200-метровая рептилия с «кожей» из ткани, натуральных смол и каучука, ценой $3 млн способна вырабатывать до 1 МВт электроэнергии, расслабленно качаясь на волнах. Метод генерации электричества, примененный в Anaconda, потрясающе остроумен. Внутри брюха змеи находится эластичный контейнер с морской водой, выполняющей сразу две функции: она служит балластом для оптимального притапливания установки и рабочим телом. Извиваясь под самой поверхностью волны под углом к ее фронту, Anaconda разгоняет воду от головы до хвоста через каскад невозвратно-запорных клапанов. В хвосте «змеи» находятся гидравлический аккумулятор и гидротурбина. В результате растягивания каучуковой «шкуры» возникает нечто вроде пульсации крови в артериях. Мощный поток раскручивает лопатки турбины, отдавая кинетическую энергию генератору. Потерявшая энергию отработанная вода через выпускной клапан и ресивер низкого давления возвращается в контейнер.

В 2008 году британцы обнародовали свою концепцию, а уже через год построили восьмиметровый прототип морской змеи. Испытания машины в волновом бассейне технопарка Госпорт показали феноменальные результаты — крохотная Anaconda выжимала из волн практически всю энергию! Кроме того, благодаря своей эластичности она легко выдерживала экстремальные волны и была абсолютно не подвержена коррозии. По замыслу разработчиков, выводок из 50 и более «анаконд» сможет обеспечить электричеством городок среднего размера. Инвесторы воодушевлены таким началом и намерены вывести установку на рынок уже в 2014 году. Стоимость киловатта «змеиного» электричества обещает стать самой низкой на рынке — порядка 14 центов. Не в последнюю очередь за счет высочайшей надежности, мизерных затрат на обслуживание и способности эффективно работать на весьма слабой волне энергоемкостью всего около 25 кВт на метр фронта.

https://www.popmech.ru/technologies/11543-cerfing-na-teravat...