Вход на сайт

Облако тегов

АШ-YouTube

Российские океанологи разработали первую карту волновой энергии России.

Аватар пользователя avex

Наиболее «мощные» моря расположены в северной части Тихого океана: здесь можно получать количество энергии, сопоставимое с тем, что дают самые крупные электростанции мира. О том, какие волны рождаются и живут в наших морях, а также о видах России на «энергетический урожай», «Огоньку» рассказал старший научный сотрудник кафедры океанологии географического факультета МГУ Станислав Мысленков.

Беседовала Елена Кудрявцева

— Станислав Александрович, какова цель создания веб-атласа волновой энергии морей России?

— Основная идея — развитие возобновляемой энергетики. Начиная с первых водяных мельниц человечество пытается использовать энергию природы, так что, по сути, тут ничего нового нет. Во всем мире растет интерес к получению электричества из энергии солнца и ветра. Многие страны Европы уже выполнили программы, согласно которым к 2020-му они должны были получать 20 процентов электроэнергии при помощи возобновляемых источников. В Германии на эти показатели вышли даже с опережением графика. Поэтому во всем мире ученые проводят исследования, чтобы понять, где именно и какое количество энергии можно получить, как она распределена по сезонам и так далее.

Благодаря этим знаниям можно выяснить, где правильно разместить генераторы и какие комбинации разных источников энергии оптимальны. В этом смысле изучение потенциала волновой энергии — одно из самых интересных направлений. Региональные атласы волновой энергии есть у многих стран, которые заняты развитием возобновляемой энергетики. А вот в России до сих пор подобного атласа не было, хотя для нас это было бы очень актуально, ведь общая протяженность морских границ России составляет почти 40 тысяч километров.

— Можете сказать, возобновляемую энергию какого типа изучать проще?

— Я полагаю, солнечную. Потому что количество солнечной энергии зависит от широты местности и сразу понятно, что на экваторе солнца больше, чем в средней полосе. Правда, необходимо еще учитывать облачность, что несколько усложняет расчеты. Ветровая энергия распределяется совершенно по-другому, есть, например, районы пассатов, где сильные ветры дуют регулярно, есть ревущие 40-е широты, где ветер есть круглый год, а есть районы, где практически все время штиль.

— А что такое волновая энергия и насколько сложно вырабатывать из нее электричество?

— Волновая энергия возникает, когда ветер передает импульс волнам. Регионы, где волновые электростанции можно потенциально успешно развивать,— это любые побережья, где есть стабильные сильные ветра и, следовательно, волны. Это в первую очередь западное побережье Европы, Британские острова, берега Тихого океана в Северной и Южной Америке, Новой Зеландии и Австралии, а также Южная Африка.

Энергию волн можно преобразовывать в электричество, и сегодня работает уже очень большое количество различных установок. Практический интерес к волновой энергии возник после нефтяного кризиса 1970-х, и в 1985 году в Норвегии появились две опытно-промышленные волновые электростанции. Но есть и немало сложностей. Море — среда агрессивная, соленая вода разъедает установки, и поэтому генератор должен быть надежно защищен от проникновения воды, а также быть достаточно прочным, чтобы выдержать экстремальные штормы. Также нужно обеспечить надежность системы, по которой энергия будет подаваться на берег к потребителю.

— Какие страны наиболее активно осваивают это направление сегодня?

— В первую очередь, Великобритания, Португалия, Австралия и США. Так как Великобритания находится на островах в Северной Атлантике, то там в течение года происходит очень много штормов и волны очень большие. Здесь уже более 15 лет создают и тестируют различные конструкции генераторов. Здесь у берегов Корнуолла находится одна из крупнейших на сегодня в мире волновых электростанций «WaveHub» мощностью в 20 МВт. Она расположена в море на расстоянии 16 километров от берега. Мощную волновую электростанцию собираются запустить в США. Она представляет собой огромный буй весом 826 тонн, который преобразует энергию волн в электрическую. Предполагается, что он будет генерировать около 1,25 МВт энергии, обеспечивая электричеством населенный пункт, где проживает около 18 тысяч человек.

— А что у нас в стране?

— Мы относимся к числу стран, которые хотели бы заниматься волновой энергетикой, но сталкиваемся с рядом сложностей.

Например, в хорошо изученном, вполне доступном Черном море волновой энергии довольно мало, потому что там слабые ветры и штормы случаются редко. А северные моря, наоборот, сложно осваивать с точки зрения инфраструктуры и элементарной географической доступности.

— Считается, что в России первый экспериментальный волновой генератор начал работать в 2014 году в Приморском крае на морской экспериментальной станции Шульца на полуострове Гамова. Он работает сейчас?

— Вообще, у нас было несколько проектов экспериментальных волновых генераторов, однако успешно работающих промышленных установок на данный момент нет. Но разработки активно ведутся, наши инженеры работают над этой задачей, уже получено много патентов в этой области. Однако для производства установки, ее тестирования необходимы большие инвестиции, которых пока нет...

— Насколько дороги такие технологии сегодня?

— Стоимость волновых генерирующих установок пока довольно высока — порядка 1 млн рублей для генератора 3 кВт, по сравнению с ветровыми и солнечными это существенно дороже. Тем более еще нет промышленного производства таких установок, только опытные образцы.

— Когда вы говорите, что в морях много или мало энергии, это как вычисляется? О каких вообще величинах идет речь?

 

Великобритания остается одним из лидеров добычи энергии моря. На фото: в воду опускается одна из частей волновой электростанции недалеко от города Хейл (Корнуолл)

Великобритания остается одним из лидеров добычи энергии моря. На фото: в воду опускается одна из частей волновой электростанции недалеко от города Хейл (Корнуолл)

Фото: Alamy / Vostock Photo

— По мнению экспертов, волновая энергия Мирового океана может удовлетворить не менее 20% энергетических потребностей человечества. Вообще же, есть такое понятие как мощность, которая измеряется в киловаттах. У волны энергии намного больше, чем у ветра, просто потому, что плотность воздуха меньше, чем воды. Если у воздуха это примерно 1,2 грамма на килограмм, то у воды почти в тысячу раз больше. И если на вас воздействует поток воздуха объемом 1 кубометр и такой же поток воды, то вы очень наглядно почувствуете разницу в их мощи. Так вот, если, например, высота волны около метра, это даст 1 кВт энергии на метр фронта волны, когда высота волны 2 метра, будет уже 4–5 кВт, и так далее.

А теперь сравните. Если взять солнечную панель площадью квадратный метр, то днем в Москве вы будете получать в среднем 200–300 Вт. А ночью этой энергии вообще не будет. В северных районах показатели еще ниже. С ветровой энергией сложнее, так как формально надо учитывать только площадь ветровой установки: например, стандартное большое ветроколесо имеет диаметр 100 метров, однако ветер дует с разных сторон, ветроколесо должно поворачиваться всегда против ветра, и по факту получается большая площадь отчуждения.

— Тысячи киловатт энергии хватит, чтобы запитать прибрежный поселок?

— Давайте посчитаем. Потребление энергии у дачных домов порядка 5 кВт летом и 7 — зимой. То есть одной установки на 1000 кВт хватит для обеспечения энергией 100 домов. Если взять Баренцево море, то мы имеем на побережье в среднем 5–10 кВт с 1 метра, следовательно, длина установки должна составлять 100–200 метров. Если же, как предлагают некоторые современные проекты, в каком-то месте океана поставить цепь установок протяженностью 100–200 км, то они вполне могут сравниться с самыми мощными гидроэлектростанциями. Скажем, с Саяно-Шушенской ГЭС у нас на Енисее или с ГЭС «Три ущелья» в КНР — она расположена на реке Янцзы и производит порядка 22,5 ГВт. Это, кстати, не только самая мощная гидроэлектростанция в мире, но и самое большое по массе сооружение, созданное человеком.

Так что величины сопоставимы, и когда мы решим ряд технических проблем, то получим фактически неисчерпаемый источник чистой энергии. В том, что это получится, я не сомневаюсь, ведь человечество смогло обуздать даже атомную энергию.

— Как долго вы создавали российский атлас волновой энергии?

— Мы начали работу еще в 2010 году в рамках мегагранта «Оценка природных катастроф в прибрежной зоне морей России» под руководством немецкого океанографа Питера Колтерманна, который тогда заведовал лабораторией природных рисков географического факультета МГУ. Затем мы продолжили работу, получая гранты на изучение ветрового волнения разных акваторий.

— Как вы создавали атлас?

— Сложность в том, что волновая энергия очень изменчива во времени и пространстве: грубо говоря, с утра был штиль, а в обед уже шторм. Поэтому, чтобы посчитать среднее количество возникающей энергии в одной точке, нам нужно иметь данные за много лет. Для этого мы брали ретроспективные данные о скорости ветра за 30–40 лет, а затем получали параметры волновой энергии при помощи математических моделей и суперкомпьютеров. К сожалению, в мире крайне мало точек, где инструментальное измерение параметров волн проводится продолжительное время. Поэтому здесь единственный вариант — математические модели, которые позволяют получить данные на определенной сетке с высоким разрешением по пространству и времени. Чтобы проводить такие расчеты, нужны достаточно большие компьютерные мощности, а у нас в МГУ такие суперкомпьютеры есть. С их помощью мы моделируем распространение волн за длительный промежуток времени и, по сути, получаем анимацию, смотрим, как зарождаются штормы, как они перемещаются, взаимодействуя друг с другом, как затухают.

— В Атласе есть данные по 9 из 12 российских морей. Какие из них обладают большим потенциалом по волновой энергии, а какие с этой стороны не столь интересны?

— В России наибольшая энергия сосредоточена на севере и востоке, в первую очередь, это Берингово, Охотское и Баренцево моря, что связано в первую очередь с силой ветра: ведь волны рождаются ветром. Но чтобы образовались действительно большие волны, сильный ветер должен дуть долго и желательно не меняя направления. Однако на всех морях ветровые условия различны. Например, в Баренцево море приходят циклоны и большая океанская зыбь из Атлантики, на Дальнем Востоке и летом, и зимой дуют сильные ветры — муссоны. А в Берингово море приходят отголоски мощных тайфунов и страшных ураганов, которые развиваются в Тихом океане. Там рождаются очень большие волны, и энергия, проникающая в наши моря, очень велика, соответственно, и большие показатели по волновой энергии.

— А где у нас самые слабые волны?

— Самые слабые показатели у Черного, Каспийского и Балтийского морей. Эти моря относятся к внутренним, они сообщаются с Мировым океаном через узкие проливы, через которые энергия пройти уже не может (а Каспийское море вообще не имеет связи с океаном). Ну и ветровые условия в этих морях более мягкие.

— В атласе нет моря Лаптевых, Чукотского моря и Восточно-Сибирского.

— Это у нас в разработке, их отложили во вторую очередь, потому что эти моря больше половины года покрыты льдом. Соответственно, когда моря замерзают, ветры продолжают дуть, но волновой энергии там нет. Мы их добавим в следующем году.

— А как давно у нас вообще ведется наблюдение за ветровым волнением?

— В Советском Союзе активные исследования, связанные с изучением высоты волн и других параметров, велись примерно с 1940–1960-х годов — тогда исследовать морское волнение стали во всем мире. В России же такие работы начались благодаря известному ученому, океанологу Василию Шулейкину. Он стал одним из первых заниматься изучением теории ветровых волн. Василий Владимирович проводил также измерение скорости ветра, измерение высоты волн и еще в 1950-е и вывел первые эмпирические зависимости — какой высоты будет волна при определенной скорости ветра.

При Василии Шулейкине была создана Черноморская гидрофизическая станция в поселке Кацивели, где проводили целый ряд уникальных работ. В частности, моделировались варианты создания ГЭС на приливных морях, теоретически и экспериментально изучались уникальные скоростные возможности дельфина, что могло оказаться важным при проектировании надводных и подводных кораблей, регистрировались инфразвуковые колебания, возникающие в атмосфере при обтекании ветром взволнованной поверхности воды. И именно здесь у нас установили первые приборы по измерению параметров волн.

— Сегодня такие измерения ведутся везде?

— Целенаправленной программы для длительных измерений параметров волн во всех морях у нас, к сожалению, нет. Для этого нужно достаточно дорогостоящее оборудование, на которое из-за общего положения науки у нас в стране денег нет.

— Насколько связано развитие вашей работы с научным флотом?

— Сегодня это мало связано, потому что в основном нам нужны суперкомпьютеры для моделирования и данные океанских буев, которые собирают самую разную информацию. А вот с этим пока большие проблемы, потому что такие приборы стоят порядка 3–5 млн рублей, и они у нас в единичном количестве. Чтобы вы понимали, подобная работа — задача Росгидромета, который обслуживает метеостанции, устанавливает оборудование и делает все измерения, которые ученые потом могут использовать для научных работ. Но оснащение Гидрометеослужбы и зарплата сотрудников в этом ведомстве пока оставляют желать лучшего.

— Когда, по вашим предположениям, ваш атлас понадобится в России с практической точки зрения?

 

Так выглядит генератор волновой энергии Pelamis P2 на пристани в Линессе (остров Хой, Великобритания)

Так выглядит генератор волновой энергии Pelamis P2 на пристани в Линессе (остров Хой, Великобритания)

Фото: Alamy / Vostock Photo

— Атлас может использоваться уже сегодня, потому что помимо перспективной волновой энергии там есть данные по энергии ветра. Иными словами, перед тем как покупать ветровую установку за миллион рублей, вы можете посмотреть по карте, где дуют более сильные ветры и сколько электроэнергии там можно получить.

— И какие регионы у нас самые перспективные в этом отношении?

— Балтийское побережье, Мурманск, та же Териберка. В Черноморском регионе максимальные скорости ветра в районе Керченского пролива и Тамани, хорошие ветры на Апшеронском полуострове, на побережьях Белого моря. Ну и очень много таких районов на Дальнем Востоке.

— Я спрашиваю, потому что в прошлом месяце была опубликована энергетическая стратегия РФ до 2030 года и там про альтернативную энергетику фактически ничего нет…

— Конечно, в России пока мы не можем говорить о конкуренции возобновляемой энергетики с традиционной углеводородной. Последняя значительно дешевле и, будет превалировать, судя по прогнозам, в ближайшие 30 лет.

Поэтому в России возобновляемые источники энергии, в том числе волновая, будет активно развиваться в труднодоступных регионах, например, летом на той же Чукотке, где, например, в некоторых районах электричества иногда нет вообще: туда невозможно протянуть ЛЭП, а завозить дизельное топливо для электростанций дорого и не всегда возможно. Поэтому развитие солнечных, ветровых и волновых станций для таких территорий — выход из положения. Это позволит не просто сделать приемлемой жизнь людей, но и дать людям работу, создавать предприятия и так далее.

Авторство: 
Копия чужих материалов
Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя avex
avex(5 лет 7 месяцев)(09:57:23 / 10-08-2020)

Если бы интервьюер читала АШ, задала бы вопросы и по экономике - о себестоимости, окупаемости и т.д.

Аватар пользователя Vavilon
Vavilon(4 года 6 месяцев)(10:15:59 / 10-08-2020)

дык опрашиваемый сам все сказал в последнем абзаце.

Аватар пользователя ВладиславЛ

В 2016/17 я делал. Обошлось в 1500р. в итоге плюс бутылки из под воды. Импровизированный пневмодомкрат накачивала волна. Мой немалый вес приподнимал. Можно иметь до 30-40атмосфер, если тот же насос гидроударный применять.

Можно опреснять воды, производить водород, запитывать пневмоинструмент из того что утащите спокойно в рюкзаке как и запитать от генератора на сотни ватт минимум приборы. Как централизованная - сомневаюсь а так в волне на 1м до СОТЕН киловатт мощности приходится. Есть места. Французы много экспериментировали - дорого пока, разбивает, рвёт и мнёт стальные балки. Для каких-либо специализированных целей годно - ещё 19 века есть патенты и реализации свистящих буёв на волне работающих.

 

 

Есть варианты как с механикой так и без. У меня из привычной механики был только обратный клапан ОДИН.

 

Аватар пользователя Vavilon
Vavilon(4 года 6 месяцев)(10:19:11 / 10-08-2020)

после

Потребление энергии у дачных домов порядка 5 кВт летом и 7 — зимой.

зародились сомнения в компетенции Мысленкова. 100 кВт*ч в сутки очевидно много, а как пиковая мощность 5кВт в принципе маловато, если газа нет даже привозного баллонного(а в отдаленных местах он еще более "золотой", чем жидкое топливо- из-за массы баллона).

Аватар пользователя СергиоПетров

У меня квартира 5квт, газа нет.

Аватар пользователя Vavilon
Vavilon(4 года 6 месяцев)(15:32:43 / 10-08-2020)

А отопление не-электрическое есть?

Аватар пользователя СергиоПетров

Есть но очень слабое, в нормально холодные зимы приходится пользоваться дополнительными приборами=привет счетам за электричество.

Аватар пользователя Тех Алекс
Тех Алекс(5 лет 3 месяца)(10:23:04 / 10-08-2020)

А что раньше кончится? Ветер или волны?

Аватар пользователя balda74
balda74(5 лет 2 месяца)(11:18:04 / 10-08-2020)

Космический ветер и гравитационные волны бесконечны! Даю идею камрадам, хватит пилить зелень на планете под названием то-ли Грязь, то ли Земля - надо думать масштабнее и переключаться на галактический масштаб! А ещё лучше сделать гравитационую линзу размером с солнечную систему и фокусировать рассеянную энергию Квазаров - - это бесконечный и бесплатный источник зелёной энергии!

Вот только представьте себе этот мега-проект, Илон Маск просто букашка, просто микроб в сравнении с этими, по истине, вселенскими масштабами распила освоения бюджетных средств!

Аватар пользователя Vtk
Vtk(6 лет 3 месяца)(11:31:52 / 10-08-2020)

Обычно водка быстро заканчивается.

Аватар пользователя Нижегородец
Нижегородец(6 лет 11 месяцев)(11:12:56 / 10-08-2020)

"Давайте посчитаем. Потребление энергии у дачных домов порядка 5 кВт летом и 7 — зимой. То есть одной установки на 1000 кВт хватит для обеспечения энергией 100 домов. Если взять Баренцево море, то мы имеем на побережье в среднем 5–10 кВт с 1 метра, следовательно, длина установки должна составлять 100–200 метров." (С)

Вот я удивляюсь только с этих учёных. Ну есть явление в море. Хорошо. Но как его притянуть к использованию на преимущественно континентально России? А просто. Дачный посёлок на южном побережье Баренцевого моряsmile3.gif Дармовая энергия.

Аватар пользователя ВладиславЛ

Что за дачный домик с 5кВт потреблением? Тепло можно в т.ч. на ЗФИ части и на НЗ запасать с лета дармовое. Остаётся электричество. для зарядки 2 автомашин - поверю а так вряд ли нужно иметь такую мозность средней 1 кВт достаточно если у вас энергоэффективный дом. ZEH а по факту ультратёплый считал для дельты средней 75 и максимальной более ста градусов. Так вот при 75 дельте получалось потребление 570м2 дома порядка 7,5-8кВт - геометрия, материалы, технологии современные а не вата с пенопластом. Полностью как конструктор собираться из готовых элементов должен был.  Внизу +10С средней помещения технические ещё на под две сотни м2, наверху жилые 2-3 этажа. Расчёт проводился с расчётом на семью из 5 человек с рекуперацией ввсего чего только можно. Получалось что топить его можно двумя попеременно врубаемыми ДВС на том же метане. Тепло в дом и электроэнергию туда же. 

Посему если как автономный вариант и нет замерзания то волновая может применяться но надо понимать что будет обслуживание занимать время. Если есть газ по сети - только в некоторых случаях. 

Аватар пользователя Vavilon
Vavilon(4 года 6 месяцев)(15:31:26 / 10-08-2020)

если есть газ по сети, то ставим нормальный генератор и не извращаемся

Аватар пользователя DMatrix
DMatrix(4 года 8 месяцев)(11:19:30 / 10-08-2020)

Интересно было бы почитать про механические принципы, на которых реализованы волновые электростанции.

Аватар пользователя djsantehnik
djsantehnik(7 лет 11 месяцев)(12:01:54 / 10-08-2020)

Поршень гонит жижу через крыльчатку при перегибах шарнира, никаких нанотехнологий

Аватар пользователя alex_k314
alex_k314(5 лет 4 месяца)(12:41:03 / 10-08-2020)

А не проще взять понтон, который будет вращать генератор, поднимаясь и опускаясь на волнах?

Аватар пользователя ВладиславЛ

по схемам 1940-80-х годов

если поновее то вам уже обычная механика не нужна

Аватар пользователя мамонт молодой

годная тема, может и внуков и правнуков кормить..

Аватар пользователя Сударь
Сударь(4 года 4 месяца)(11:32:08 / 10-08-2020)

волновая, будет активно развиваться в труднодоступных регионах, например, летом на той же Чукотке, где, например, в некоторых районах электричества иногда нет вообще: туда невозможно протянуть ЛЭП, а завозить дизельное топливо для электростанций дорого и не всегда возможно.

 ДБ(с). Летом на Чукотке - тепло, и не нужно включать свет. А вот зимой - только солярка и спасает. ВЕТЕР там нужно использовать.

Аватар пользователя qwweer
qwweer(5 лет 1 месяц)(12:12:50 / 10-08-2020)

ПАТЭС же. У нас цивилизация претендующая на освоение космоса или бронзовый век?

Аватар пользователя Harsky
Harsky(8 лет 5 месяцев)(11:35:28 / 10-08-2020)

У волны энергии намного больше, чем у ветра, просто потому, что плотность воздуха меньше, чем воды. Если у воздуха это примерно 1,2 грамма на килограмм, то у воды почти в тысячу раз больше

Какой-то лютый трэш. Похоже, статья писана по методичке на заказ, не приходя в сознание

Аватар пользователя Bruno
Bruno(5 лет 1 месяц)(12:07:33 / 10-08-2020)

Ну перепутал журналист килограмм с литром. Ну бывает, что уж там. 

Аватар пользователя Harsky
Harsky(8 лет 5 месяцев)(12:16:10 / 10-08-2020)

Я бы еще понял, если бы полкило с поллитрой было перепутано, но вот так - никуда не годится

Аватар пользователя Дмитрий Донбас

Разве не очевидно, что 1,2 кг на м3? Журналисты как обычно напутали.

Аватар пользователя Дмитрий Донбас

Интерессные штуки эти Pelamis P-750.

Длина конструкции 140 метров, толщина 3,5 м. Пиковая мощность 750 Квт.

Подойдёт не любое место, а особые зоны где наблюдается хорошее волнообразование.

Но как говорится гладко было на бумаге.

После нескольких месяцев эксплуатации подбили результаты. В среднем одна установка, расположенная в правильном месте, выдаёт 150КВт.  То есть в районе 20% от расчётной.

Также непонятен реальный ресурс. После 2х месяцев начались проблемы с подшипниками и узлами сочленения. Установку отключили.

Возникают вопросы и к узлу отбора мощности. По сути поршни перекачивающие масло. Обеспечить герметизацию в агрессивной среде на большом межремонтном интервале (хотя бы лет 5) представляется невозможным. А это утечки и загрязнение окружающей среды, привет "зелёным".

Короче идея интересная, но видимо неокупаемая.

Аватар пользователя СергиоПетров

Точнее при данной технической реализации указанными разработчиками.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 1 месяц)(07:24:22 / 11-08-2020)

Да фигня эти волновые технологии. Если работать с морем, то делать приливные станции по принципу ГЭС.

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год