Лежачая мельница перелопатит морской прилив
В то время, когда речь идет о возобновляемых источниках энергии, ветер и солнце упоминаются намного чаще других типов других ресурсов. А ведь существуют места, где возможно собирать много и с минимальными затратами энергию приливов. К примеру — в Британии.
Именно там появился уникальный проект приливной электростанции.
По некоторым данным, Англия располагает 10% всех мировых запасов дешёвой для извлечения приливной энергии. Воспользоваться этим достатком — соблазнительно. Необходимо только придумать рентабельный вариант приливной электростанции (ПЭС).
Хорошая схема — это плотина, разделяющая большой водоём и море за ней (озеро, залив). Прилив заполняет водоём, в отлив вода уходит, и и в том и другом случае она крутит турбины, установленные в плотине. Недочёт для того чтобы принципа очевиден — громадные сложное строительство и капитальные затраты.
Но имеется и второй вариант — простые турбины с генераторами, установленные прямо на дне, в месте, где существуют сильные приливные течения. Никаких плотин, лишь опоры для подводных «мельниц». Всё несложнее и дешевле.
Тут, но, снова начинаются разногласия — какие конкретно как раз турбины и как устанавливать.
Неспециализированный принцип THAWT: комплект горизонтальных турбин предполагается установить над дном на нескольких обтекаемых цементных пилонах, в которых разместятся и электрогенераторы (иллюстрация с сайта inhabitat.com).
Три доктора наук из Оксфорда (Oxford University) – Гай Хоулсби (Guy Houlsby), Малькольм Маккаллок (Malcolm McCulloch) и Мартин Олдфилд (Martin Oldfield) — создали установку, которая, согласно их точке зрения, побьёт соперников по соотношению затрат и отдачи. Именуется эта совокупность THAWT (Transverse Horizontal Axis Water Turbine), другими словами «Поперечная водяная турбина с горизонтальной осью».
Такая конструкция владеет рядом преимуществ. В частности её не требуется поворачивать либо как-то подстраивать при смене направления течения. Горизонтальный «барабан» с косыми лезвиями будет крутиться в любом случае.
Ещё, как посчитали авторы проекта, затраты на производство таковой установки будут на 60% ниже, а эксплуатационные затраты — приблизительно на 40% меньше, чем у морских турбин текущего примера.
Но с чем фактически сравнивают спецы из Оксфорда собственную разработку? Фактически все приливные турбины, стоящие в свободном потоке, похожи по устройству и виду на хорошие ветроустановки. Другими словами это «башни с пропеллерами», лишь под водой.
Так, мы детально говорили об аппаратах английской компании Marine Current Turbines (MCT). Летом 2003-го таковой умелый однотурбинный агрегат установили у Девонского побережья (он же первенствовалофшорной приливной турбиной в мире).
А в июле 2008 года MCT смонтировала в заливе Стренджфорд (Strangford) в Северной Ирландии двухроторный пример собственной установки, названной SeaGen. Именно такая схема — два колеса на одной башне, вспоминала изначально.
Первый коммерческий аппарат SeaGen в Стренджфорде. Лопасти развёрнуты и подняты над водой.
На врезке – принцип работы установки (фото с сайта guardian.co.uk, иллюстрация Marine Current Turbines).
Большая мощность этого агрегата образовывает 1,2 мегаватта, и англичане заявляют, что это — первая в мире турбина «коммерческого масштаба» для приливного течения.
Аппарат SeaGen уже включён в национальную сеть, а его мощность эквивалентна среднему расходу приблизительно тысячи английских домов.
Похожий дизайн ПЭС, другими словами хороший винт, поворачивающийся в плоскости, перпендикулярной потоку, «глянулся» и экспертам из других государств. К примеру, в 2003-м такая подводная «мельница» получила в Норвегии. Имеется похожие проекты в других государствах.
Но оксфордские учёные говорят: при равной мощности THAWT окажется значительно несложнее.
В финальном варианте один ротор данной совокупности обязан насчитывать 10 метров в диаметре и 60 метров в длину. Два таких ротора потребуют для собственного размещения три фундамента на дне и три пилона над ними соответственно. Генератор возможно всего один, в среднем «столбе».
Эта связка будет производить мощность около 12 милионов ватт, что эквивалентно десяти двухроторным башням SeaGen, монтаж которых окажется сложнее и дороже.
Участок с сильными приливно-отливными течениями поперечником 20 километров, заполненный цепью из турбин THAWT, может выдавать в сеть более гигаватта электричества, а это уже возможно сравнить с отдачей маленькой угольной электростанции.
Схема THAWT. Видно, что турбина нормально принимает поток воды и справа и слева.
Для систематично изменяющегося приливного течения – лучше не придумаешь (иллюстрация с сайта guardian.co.uk).
Любопытно, что отправной точкой для оксфордской приливной «мельницы» послужила турбина ветровая, в частности в далеком прошлом узнаваемый ветряк Дарриуса (Darrieus wind turbine), лишь англичане положили его на бок, скорректировали форму лезвий, увеличили их число и, наконец, опустили всё это хозяйство под воду.
Ещё одно ответственное новшество — комплект лопастей THAWT расположен так, что образует треугольники. Такая конструкция отличается громадной жёсткостью и прочностью.
Новаторы из университета Оксфорда уже испытали масштабный прототип собственного генератора, с ротором диаметром полметра. Тесты продемонстрировали осуществимость идеи.
В 2009 году англичане собираются выстроить более большой прототип, с диаметром турбины 5 метров. Его уже должны испытать в море, причём с подключением к энергосети.
В 2011-м под воду может отправиться уже полномасштабный прототип установки, ну а коммерческую версию THAWT её разработчики рассчитывают заметить в 2013 году.
Сравнение SeaGen и цепочки турбин THAWT. Последние смогут захватывать весьма широкий поток (иллюстрация с сайта guardian.co.uk).
И у данной автомобили имеется шанс победить соперничающие разработки. Так как в THAWT — меньше генераторов, меньше уплотнений, меньше фундаментов на дне. Всё это оборачивается пользой для энергетиков.
По словам Маккаллока, полномасштабная установка THAWT будет стоить 1,7 миллиона фунтов ($3,13 миллиона) за милионов ватт выходной мощности, тогда как оффшорные ветровые фермы стоят 2,3 миллиона фунтов за милионов ватт, а приливные турбины типа SeaGen — 3 миллиона (их цена, но, обещают снизить по мере расширения строительства).
По консервативным оценкам, приливные потоки около Британии смогут поставлять стране 5 гигаватт мощности, а по более оптимистичным – все 15 гигаватт, что эквивалентно потребности 15 миллионов домохозяйств. На карте отражена сила приливных течений. Самые замечательные отмечены жёлтым и красным (иллюстрация с сайта guardian.co.uk).
Олдфилд говорит: «Мы восхищаемся пионерами, но отечественная установка, полагаем, будет лучше». Под пионерами, разумеется, подразумеваются инженеры MCT. Их творение — те самые мельницы SeaGen – Олдфилд со товарищи вычисляют первым поколением приливных подводных турбин, а собственный THAWT — уже вторым.
Тут необходимо заявить, что на бумаге мы видели много уникальных проектов приливных электростанций, любой из которых владел какой-то изюминкой. Какие конкретно окажутся самыми жизнеспособными — продемонстрирует лишь настоящая эксплуатация. И всё к тому идёт.
Множество государств планирует создание больших ПЭС. В случае если в следующем году THAWT не посрамит собственных разработчиков, данный тип морских турбин может занять хорошее место в данной отрасли.
А ведь ещё необходимо учесть, что приливные электростанции не зависят от капризов погоды, как ветряные фермы. И в отличие от последних они смогут быть всецело скрыты от глаз.
Ветровые турбины убивают летучих мышей без единого прикосновения. Относительно медлительно вращающие лопасти подводных «мельниц» должны быть надёжны для рыб. Всё это заставляет задуматься, какой вариант другой энергетики выдержит диагностику временем.
