Подводные электростанции: воздушный змей под водой

Интересную идею выдвинули горячие шведские конструкторы из компании Minesto. Вероятно, устав делать хорошие, но плохо продающиеся автомобили Saab, трудовой коллектив конструкторского подразделения автогиганта ударился в зеленые технологии. Группа Minesto сформировалась внутри Saab Group еще в 2003, именно с целью разработки приливных электростанций нового типа. В 2007 они выделились в самостоятельную компанию, цель которой — коммерциализация наработок в области возобновляемой энергетики.

Разработка, с которой компания собирается выйти на рынок, подкупает своей простотой. Многие примерно представляют себе принцип работы приливно-отливных электростанций. Напомню главное: во время морского (океанского) прилива или отлива относительно неподвижного дна перемещаются огромные массы воды. Перемещение происходит за счет гравитационного воздействия на нашу планету Луны и Солнца, а так же за счет вращения Земли и обусловленных этим вращением разнообразных эффектов. Энергия на такое перемещение требуется огромная и часть ее можно попытаться преобразовать во что-нибудь более полезное, например во вращательные движения приводов электрогенератора. Если сильно упростить, приливно-отливные электростанции конвертируют энергию гравитационных воздействий космических тел в электричество…PROFIT! Ваш зеленый друг природы напоминает, что, в силу особенностей извлечения полезной энергии, такие электростанции замедляют скорость вращения Земли, гравитационного взаимодействия с планеты с Луной и Солнцем, и кто его знает, чем все это обернется через миллион-другой лет, вдруг Солнце потухнет?

В любом случае, приливы и отливы, помимо фактического перемещения водных масс относительно дна, еще и формируют приливно-отливные течения в массах воды, в приливах и отливах участия не принимающих, что логично. Эти течения обычно выливаются в потоки, движущиеся в более спокойных водах со скорость до нескольких метров в секунду. Если установить на пути такого потока подобие привычного нам всем ветрогенератора (вроде мельницы), то его лопасти будут вращаться. Дальше под водой все как и на суше, только герметично. Лопасти вращают ротор редуктора, который передает вращательное движение на генератор, а тот по проводам выводит полезное электричество на сушу, где оно упаковывается в красивые коробки с надписью "Электричество "зеленое", второй сорт" и отправляется потребителям. почему второй, а не первый? Потому, что замедляет вращение планеты, что не позволяет считать его стопроцентно зеленым.

Из недостатков подобных конструкций следует отметить огромные размеры подводной части установки, включая фундамент и другие элементы капитального строительства, что ведет к удорожанию системы. Ведь скорость потоков невысока, а для того, чтобы обеспечить редуктор нормальным крутящим моментом (и, как следствие, повысить скорость вращения ротора генератора), нужно переводить во вращательное движение больше кинетической энергии потока, грубо говоря — больше движущейся водной массы, больше размеры и лопастей и их размах. По этому, высота подводного ветряка может достигать пяти-шести десятков метров. Строить под водой такие гигантские конструкции не просто, а если вспомнить что строить их нужно только в местах, где течение достаточно сильно, на небольшой глубине и на ровном рельефе дна, то становится понятно, что география применения таких установок достаточно ограничена.

Решение всех этих проблем и предлагает компания Minesto. Генератор "Deep Green" работает совсем по другому принципу. И здесь в основе технологии лежат те же принципы, что действуют на суше, в воздухе. Все видели или примерно представляют себе воздушного змея. Это такая конструкция в форме крыла, удерживаемая в воздухе давлением ветра на плоскость крыла под углом по направлению движения ветра. А чтобы змей не улетел, операторы – змееводы на земле держат его за веревку. Точно такой же фокус можно проделать и под водой. Только в роли ветра здесь выступают приливно-отливные течения, в роли змея — специальное крыло, а в роли веревки — трос с проводом, имеющий на конце якорь. В результате вся конструкция будет "парить" над дном вокруг точки, на которую опустится якорь троса.

Генерация электричества происходит предельно просто. В центре летающей части конструкции установлена турбина, ротор которой соединен с генератором на прямую. Сам генератор установлен тут же, в самом змее. Скорость вращения турбины позволяет обойтись без редуктора и других сложных устройств, обеспечивающих необходимую скорость вращения генератора. Хитрость здесь в следующем. Скорость передвижения змея относительно дна выше скорости движения потока воды в течении примерно в 10 раз, что обусловлено его конструкцией. Где-то так же летают и воздушные змеи. Генерируемое электричество передается по тросупроводу, которым змей удерживается возле точки установки на дне, а с этого троса на берег, где его упаковывают в красивые коробки с надписью "Электричество "зеленое", второй сорт", но продают уже дешевле.

В результате, такая конструкция имеет следующие преимущества, относительно обычного "подводного ветряка":

— возможность работы с меньшими скоростями течений, как следствие — более широкая география применения;
— не нужно устанавливать на дне фундамент для башни ветряка, вообще не нужно ничего строить под водой;
— установка и демонтаж требуют только погружения якоря и крыла с последующим их извлечением практически любым судном, оборудованным краном;
— внешне, такие установки заметить будет сложно, так как устанавливаются они на большей глубине, чем традиционные подводные мельницы;
— прямая передача с турбины на генератор без редуктора означает более высокую надежность системы.

Ну и так зеленей, конечно же, хотя здесь тоже замедляется вращение Земли. Масса установки составляет всего 7 тонн при генерируемой мощности в 500 кВт! Да, пол мегаватта от одного змея, чего достаточно немало. Специалисты компании уже даже посчитали примерную стоимость киловатт-часов, выработанных при помощи своей установки. Для 0,5-мегаваттного модуля она составит 0,06-0,14 Евро, что сравнимо со стоимостью электроэнергии в Европе и точно дешевле, к примеру, солнечной электроэнергии. Так что, пожуем — увидим, главное, чтобы нашлись инвесторы, готовые в это вкладывать деньги. А пока компанией собраны два миллиона Евро и первый модуль будет установлен в водах Северной Ирландии к середине 2011 года.